Wärme-Kraft-Kopplung (WKK oder KWK)

Dieses System ist als Brennstoffverbraucher – ähnlich wie Fernwärmesysteme – eigentlich den fossilen Energiesystemen unterzuordnen, die ich hier ja bewußt ausgeklammert habe. Da es in der Energiedebatte jedoch immer wieder als Alternativkonzept auftaucht, möchte ich es wenigstens kurz behandeln.

Die Theorie ist einfach: Ein Dieselmotor im Keller des Eigenheims erzeugt über einen Generator 25,8 % Elektrizität und 66 % nutzbare Abwärme. Da diese Wärme für Heiz- und Brauchwasserzwecke genutzt wird ist der Gesamtwirkungsgrad mit etwa 90 % gleichzusetzen. Der Strom und die Wärme des Total Energy Module (TOTEM), wie das System bei der Firma FIAT z.B. genannt wird, werden dezentral und fast ohne Leistungsverluste direkt an den Verbraucher gegeben. Der gegebenenfalls überschüssige Strom kann ins öffentliche Netz gespeist werden. Sogar die gesetzlichen Grundlagen hierfür sind schon geschaffen, was fehlt, ist breite Umsetzung.

Schon 1933 plädierte E. Schulz, ein Mitarbeiter der BEWAG, für eine dezentrale Wärme-Kraft-Kopplung zur Verminderung der Transportverluste bei elektrischem Strom. 1978 erstellte dann der Nordfriesische Technologieberater Ulrich Jochimsen gemeinsam mit einem Dr. Eike Schwarz und dem Mainzer Verfassungsrechtler Prof. Hans Heinrich Rupp eine ‚Energiebox-Studie’ für den Hessischen Ministerpräsidenten in Wiesbaden, die dort seither allerdings in der Schublade schlummern soll. Mitte 1980 initiierte die Vereinigung Industrielle Kraftwirtschaft (VIK) eine weitere Studie, die sogar vom BMFT unterstützt wurde. Inhalt dieser Studie waren die Potentiale an Strom und Abwärme, die in der Industrie vorhanden sind und ggf. im Rahmen einer Wärme-Kraft-Kopplung genutzt werden könnten. Auch die TU-Berlin beschäftigte sich mit diesem Thema. Die Professoren Axt und Strümpel errechneten beispielsweise, daß eine ausschließlich auf Wärme-Kraft-Kopplung aufbauende Energieerzeugung jährlich etwa 15 Mio. Tonnen Erdöl einsparen würde – und 1980 hatte diese Menge immerhin schon einen Wert von 3,9 Mrd. DM!

Im Gegensatz dazu behauptete die Berliner BEWAG, daß der Einsatz von Energieboxen u.ä. nur im Gasbetrieb sinnvoll ist. Immerhin fanden zu diesem Zeitpunkt schon einige Versuchsreihen statt, so z.B. am 57-MW-Mehrzweckforschungsreaktor der KfA-Jülich und bei der bereits genannten VIK, wo mit 6-Zylinder-LKW-Motoren und mit 2-MW-Schiffsdieseln experimentiert wurde.

Wichtig und zukunftsträchtig ist das Konzept der Wärme-Kraft-Kopplung vor allem deshalb, weil in der Industrie ein großer Teil der produzierten Prozeßwärme ungenutzt und oftmals sogar Schaden anrichtend an die Umwelt abgegeben wird (Dampf, Abluft, Kühltürme usw.). Doch die Kraftwerke könnten dem Konzept entsprechend angepaßt werden, ein Beispiel hierfür bildet das Renommierkraftwerk, das unter dem Namen Blockheizkraftwerk von den Stadtwerken Heidenheim betrieben wird. Außerdem ist in Frankenthal/Pfalz Anfang 1979 ein stadteigenes Blockheizkraftwerk mit 428 kW Elektrizität und 748 kW Wärme in Betrieb gegangen – dieses Gasmotorenwerk soll mit einem Gesamtwirkungsgrad von 80 % arbeiten.

Schon seit 1973 arbeitete ein 15-Mann-Team von VW an dem Konzept, einen hauseigenen Motor zur WKK zu nutzen. 1982 begannen dann Langzeittests in verschiedenen Eigenheimen – wobei allerdings die ‚Kraft’ der WKK ausgenommen wurde: Der Motor treibt nur noch die das Haus beheizende Wärmepumpe an. Das System sollte 1984 für etwa 20.000 DM auf den Markt kommen.

In den USA nahm die Zahl der WKK-Systeme seit 1978 stark zu. In Kalifornien wurden in der 80er Jahren bereits über 1.500 MW durch auf Gas basierende WKKs erzeugt – und 1985 produzierte bereits die Hälfte aller dortigen Industrieunternehmen ihren Strom selbst – mittels der Wärmekraftkopplung.

In den Niederlanden wird Ende 2005 bereits 7 % des nationalen Strombedarfs durch den Gartenbau angedeckt, da immer mehr Gärtner in KWK -Anlagen investieren. Sie verwenden den erzeugten Strom selbst zur Belichtung der Pflanzen im Unterglas-Gartenbau und verkaufen den Überschuß an Kollegen oder an regionale Energieversorger. Inzwischen entscheiden sich allerdings immer mehr Gärtner dafür, die gesamte Stormproduktion zu verkaufen, da die hohen Strompreise dieses Geschäft interessant machen und zu einer schnellen Amortisation der KWK-Anlage führen. In jedem Fall wird die Abwärme im Gewächshaus genutzt; in vielen Fällen wird auch das CO2 verwertet. Alleine im vergangenen Jahr wurden in den Niederlanden KW -Anlagen mit einer Leistung von zusammen etwa 100 MW gebaut. Bis 2010 rechnet man mit einer Verdreifachung der heutigen Leistung auf dann 2.000 MW.

Der Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung (B.KWK) gibt auf seiner Jahrestagung Ende 2006 in Berlin bekannt, daß das wirtschaftlich umsetzbares Potenzial der KWK für mindestens 57 % der gesamten Stromerzeugung in Deutschland decken könnte.