Kraft-Wärme-Kopplung – Wärme- und Stromproduktion kombinieren
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Bei der Stromerzeugung entsteht Wärme. In zentralen Kraftwerken geht diese als Abwärme verloren – meist muss sogar noch mit zusätzlicher Energie gekühlt werden. Mit dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) nutzen Anlagen die Abwärme dagegen für die Heizung und die Trinkwassererwärmung. Dadurch ist ihr Gesamtwirkungsgrad wesentlich höher als bei der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme. Außerdem entstehen keine Verluste bei der Übertragung der Energie. Denn KWK-Anlagen erzeugen den Strom dort, wo und wann er gebraucht wird. Die Abwärme lässt sich allerdings nicht nur vor Ort nutzen. Durch die Einspeisung in ein Netz für Nah- oder Fernwärme wird eine Vielzahl von Endverbrauchern mit Wärme versorgt.
Nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung bietet Viessmann zwei unterschiedliche Technologien, die verschiedenen Bedürfnissen gerecht werden:
Brennstoffzellenheizung: Heizen und Strom erzeugen in Ein- und Zweifamilienhäusern
Blockheizkraftwerke: Kraft-Wärme-Kopplung für Mehrfamilienhäuser, Kommunen und Gewerbe
Die dezentrale Stromerzeugung wird wichtiger
Mit Blick auf die Energiewende und steigende Strompreise gewinnt die dezentrale Stromerzeugung mehr und mehr an Bedeutung. Als Ersatz für Kernkraftwerke und konventionelle Großkraftwerke wurden Windparks und Photovoltaikanlagen in großer Zahl errichtet. Weil die Energiegewinnung hier aber schwankt und somit nicht planbar ist, sind steuerbare KWK-Anlagen wichtige Bausteine zum Gelingen der Energiewende. Bei Engpässen in der schwankenden Stromerzeugung können Systeme mit Kraft-Wärme-Kopplung einen wichtigen Beitrag zur Deckung des Bedarfs leisten. Weil dies dezentral geschieht und der Strom vor Ort erzeugt wird, werden zudem die Stromnetze entlastet. Die eigene Stromerzeugung ersetzt damit – zumindest teilweise – den Strombezug aus dem öffentlichen Netz.
Einsparungen durch Kraft-Wärme-Kopplung
Mit einer KWK-Anlage sparen Sie fast 40 Prozent Energie, senken die CO₂-Emission und leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Mehr Unabhängigkeit von Energieversorgern und damit von steigenden Strompreisen ist ein weiteres Plus dieser innovativen Technik. Der überschüssige Strom einer KWK-Anlage geht dabei nicht verloren. Er lässt sich für die spätere Nutzung in einem Stromspeicher zwischenspeichern oder gegen Vergütung in das öffentliche Netz einspeisen.
Brennstoffzellenheizung macht klassische Verbrennung überflüssig
Im Gegensatz zu Gasgeräten nutzt die Brennstoffzelle die eingesetzte Energie elektrochemisch und nicht mehr in Verbrennungsprozessen. Aus dem im Erdgas enthaltenen Wasserstoff wird per Elektrolyse sowohl Wärme als auch Strom gewonnen. Als Emission entsteht bei der Kraft-Wärme-Kopplung der Heizung nur Wasser. Das schont die Umwelt und Ressourcen.
So funktioniert die Brennstoffzelle
Wasserstoff und Sauerstoff – mehr braucht es nicht, um gleichzeitig zu heizen und Strom zu erzeugen. Basis der sogenannten „kalten Verbrennung“ ist die chemische Reaktion der beiden Stoffe. Sie läuft zwischen zwei Elektroden ab: An der Anode wird Wasserstoff zugeführt, der von einem Katalysator in positive Ionen und negative Elektronen gespalten wird. Die Elektronen wandern über einen elektrischen Leiter zur Kathode und es fließt Strom. Gleichzeitig gelangen die positiv geladenen Wasserstoffionen durch den Elektrolyten (Ionen-Austausch-Membran) zur Kathode, wo sie letztlich mit Sauerstoff zu Wasser reagieren. Dabei wird Wärme freigesetzt. Und zwar ohne Emissionen, wie sie bei klassischen Verbrennungen entstehen.
Weiterführende Informationen – Wissen vertiefen
KWK-Stromerzeugung mit der Vitovalor
Zuverlässigkeit und Langlebigkeit haben bei den Innovationen von Viessmann oberste Priorität. Auch bei dem Brennstoffzellen-Heizgerät setzt Viessmann auf bewährte Technik. Deshalb wurde die Vitovalor PT2 (ehemals Vitovalor 300-P) in Kooperation mit Panasonic entwickelt. Für den heimischen Markt hat der japanische Elektronikkonzern mittlerweile mehr als 34.000 Geräte in Serie gefertigt. Soll die Heizung auch Strom erzeugen, ist im Einfamilienhaus die Vitovalor PT2 als Energiezentrale eine gute Lösung. Die Ergänzung eines bestehenden Wärmeerzeugers ist mit der Vitovalor PA2 möglich. Da die Brennstoffzellenheizung Strom und Wärme in einem ähnlichen Verhältnis erzeugt, eignet sie sich insbesondere für den energieeffizienten Neubau.
Blockheizkraftwerk für hohen Wärmebedarf
In gasbetriebenen Blockheizkraftwerken (BHKW) treiben Motoren oder Turbinen einen Generator an. Die bei der KWK-Stromerzeugung anfallende Wärme wird dann per Wärmetauscher auf das Heizsystem übertragen. Je nach Leistung eignet sich diese Art der Kraft-Wärme-Kopplung für größere Wohngebäude und Wohnanlagen sowie für Gewerbebetriebe und kommunale Projekte. Denn BHKW zur Energieversorgung von Gebäuden arbeiten in der Regel wärmegeführt. Das bedeutet, dass die KWK-Anlage nur dann läuft und Strom erzeugt, wenn die Wärme abgenommen wird. Das Verhältnis von Strom und Wärme liegt bei etwa eins zu drei.
Effizienz in Wohngebäuden
Da die Leistung nach der Grundlast ausgelegt wird, dem durchschnittlichen Wärmebedarf über das Jahr hinweg, wird ein BHKW in Wohngebäuden oft mit einem Spitzenlastkessel kombiniert. So wird auch im Winter ausreichend Wärme bereitgestellt. Denn der geringe Wärmebedarf im Sommer wirkt sich direkt auf die Grundlast aus. Beide Wärmeerzeuger sind in diesem Fall an die Heizungsanlage zur Erwärmung von Heiz- und Trinkwasser angeschlossen. Ob es sich in Wohngebäuden wirklich lohnt, auf diese Weise mit der Heizung Strom zu erzeugen, zeigt eine individuelle Analyse der Verbrauchsdaten durch einen Fachbetrieb. In unsanierten Wohngebäuden oder Gebäuden mit Gewerbeeinheiten, die einen konstant hohen Wärmebedarf haben, kann die Installation aber durchaus wirtschaftlich sein.
Verschiedene Leistungsgrößen für hohe Wirtschaftlichkeit der Kraft-Wärme-Kopplung
Blockheizkraftwerke sind aufgrund ihrer Flexibilität und hohen Effizienz eine optimale Ergänzung zur schwankenden Energieerzeugung aus Sonne und Wind. Hinzu kommt, dass die Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung in unterschiedlichen Ausführungen und Leistungsgrößen erhältlich sind. Sie lassen sich dadurch bestens an die jeweiligen Anforderungen anpassen und ermöglichen eine langfristige Wirtschaftlichkeit. Das beste Beispiel sind die Viessmann Vitobloc 200 und 300 Blockheizkraftwerke. Erfüllen diese jedoch nicht die Anforderungen, ist auch eine projektbezogene Fertigung nach Kundenbedürfnissen möglich.
Produktprogramm
Mit KWK-Anlagen von Viessmann machen Sie sich ein Stück weit unabhängiger von externen Stromversorgern und steigenden Strompreisen. Im Bereich effizienter gasbetriebener Systeme zur Kraft-Wärme-Kopplung besitzt Viessmann Erfahrung von mehr als 25 Jahren.
