Stromerzeugung am Gebäude: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Kraft-Wärme-Kopplung ist in der Industrie seit langem etabliert, ebenso wie große Blockheizkraftwerke zur Versorgung energieintensiver Verbraucher auf kommunaler Ebene. In den letzten zehn bis fünfzehn Jahren wurde die Technologie jedoch zunehmend kleiner skaliert – sodass sie heute auch die dezentrale Strom- und Wärmeversorgung von Ein- und Zweifamilienhäusern ermöglicht.

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Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Als Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird die gleichzeitige Produktion von Strom und Wärme bezeichnet. Sie findet zum Beispiel Anwendung in einem Blockheizkraftwerk (BHKW). Dabei treibt meist ein Verbrennungsmotor einen Generator an, der elektrischen Strom liefert – vergleichbar mit einem Dynamo beim Fahrrad. Die bei diesem Prozess entstehende Wärme wird für die Heizung und die Warmwasseraufbereitung verwendet. Der Vorteil dieser dezentralen Technologie ist die hocheffiziente, fast verlustfreie Nutzung des Energieträgers, denn die eingesetzte Energie wird doppelt – für Strom und Wärme – genutzt. BHKW mit Verbrennungstechnik funktionieren mit verschiedenen Brennstoffen, üblicherweise mit Gas, aber auch mit Öl oder Holzpellets. 

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Alternativ und mit weniger CO₂-Ausstoß kann ein BHKW auch mit Brennstoffzellen betrieben werden. Dabei wird in einem ersten Schritt Erdgas zu Wasserstoff umgewandelt, dann reagieren Wasserstoff und Sauerstoff in einem elektrochemischen Prozess miteinander und produzieren so Wärme und Strom. 

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Kleine BHKW

Wegen des hohen Gesamtenergienutzungsgrades von bis zu über 90 Prozent (davon etwa zwischen 30 und 40 Prozent Strom und 50 bis 60 Prozent Wärme) sind BHKW effiziente Energieproduzenten. Ursprünglich kamen BHKW wegen ihrer Größe vor allem in Industrie- und Gewerbebetrieben, energieintensiven Betrieben wie Schwimmbädern oder in Mehrfamilienhäusern und kleinen Wohnvierteln zum Einsatz. Mittlerweile gibt es auch kleine BHKW, die sich für die Versorgung von Ein- und Zweifamilienhäuser eignen. Man unterscheidet dabei nach der elektrischen Leistung zwischen Nano-BHKW (bis zu 2,5 Kilowatt), Mikro-BHKW (bis ca. 15 Kilowatt) und Mini-BHKW (bis 50 Kilowatt). Der Vorteil dieser gebäudenah installierten BHKW ist der geringe Wärmeverlust beim Transport der Energie. 

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Bauteile eines kleinen BHKW

• Das Gesamtsystem einer Mikro-KWK-Anlage besteht aus mehreren Komponenten: 
• das Mikro-BHKW, das Wärme und Strom erzeugt
• das Wärmeauskopplungsmodul, das oft als Plattenwärmetauscher bereits im BHKW integriert ist und für die Wärmeabgabe ans Heizsystem benötigt wird 
• den Systemregler zur Steuerung der Anlage
• einen Pufferspeicher mit optionaler Trinkwasserstation, um Wärme zwischenzuspeichern
• ein Zusatzheizgerät, um Spitzenlasten abzudecken
• einen Anschluss ans Stromnetz samt Stromeinspeisezähler 
• bei Brennstoffzellen-BHKW einen Wechselrichter, um den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln

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