Bei der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird gleichzeitig elektrischer Strom und nutzbare Wärme, z.B. für Heizzwecke oder Prozesswärme, erzeugt. Ungenutzte Abwärme gibt es quasi nicht. Besonders interessant sind kleinere und mittlere KWK-Anlagen zur Versorgung von Nahwärmenetzen oder Industriebetrieben mit konstant hohem Wärmebedarf. Dezentrale KWK-Anlagen sollen in Zukunft eine wichtige Stütze der Energieversorgung darstellen.
Die Abbildung zeigt das Prinzip einer motorisch betriebenen KWK-Anlage, d.h. eines gängigen BHKWs. Der Motor treibt einen Generator an, der dadurch elektrischen Strom erzeugt, welcher ins Stromnetz und zum Verbraucher geleitet wird. Die anfallende Abwärme in Kühlwasser und Öl des Motorblocks wird über einen Wärmetauscher zur Erwärmung des Heizwassers genutzt. Die Energie bzw. Abwärme des Abgases wird entweder ebenfalls über Wärmetauscher dem Heizwasser zugeführt oder kann bei Großanlagen zur Dampferzeugung beitragen, falls Prozesswärme benötigt wird.
Wie kann man sich dies nun im Ganzen vorstellen? Das verdeutlich folgende Grafik:
In der Energiezentrale steht das BHKW, das mit weiteren Anlagen für dessen Antrieb (z.B. Holzvergaser) aufgestockt sein kann. Daneben gibt es zur Absicherung eines reibungslosen Betriebs und für Zeiten mit viel Bedarf auch einen Spitzenlastkessel. Auch gehören unbedingt Pufferspeicher für die (Ab-)Wärme dazu. Hier wird die mit dem BHKW erzeugte Wärme gespeichert und ins Wärmenetz gepumpt, sobald sie benötigt wird. Das Wärmenetz führt von der Energiezentrale aus zu den Heizungsanlagen in den Häusern der Verbraucher. Dort hat jeder Haushalt eine sogenannte Übergabestation, mit der ganz einfach selbst die Temperatur und sonstige Einstellungen geregelt werden können. So bekommt man einen guten Überblick über den eigenen Verbrauch, der von nun an weitaus effizienter ist. Der mit dem BHKW erzeugte Strom, wird dagegen noch sofort aus der Energiezentrale in das Stromnetz geleitet.
Natürlich gibt es auch spezielle KWK-Techniken bzw. können BHKWs mit anderen Techniken kombiniert werden, um komplett regenerative Energie zu erzeugen. Hier bietet sich beispielsweise ein Holzvergaser an.
Funktionsweise Holzvergaser
Die Holzgastechnologie ist vor allem aus der Nachkriegszeit bekannt, als man aufgrund von Treibstoffmangel erfinderisch werden musste, um mobil zu bleiben. Heute kann diese Technologie mit modernster Technik zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt werden.
Bei der Holzvergasung finden Pyrolysevorgänge statt, die durch den Einfluss hoher Temperaturen und regulierter Luftzufuhr aus dem Brennstoff Holz neben Koks bzw. Holzkohle auch ein brennbares Gasgemisch entstehen lassen, welches extrahiert, gereinigt und in einem Zündstrahl-Dieselmotor weiter verwendet werden kann. Dieser Motor treibt einen Generator an und es wird Strom erzeugt.