KWK-Anlagen – Kraft-Wärme-Kopplung und ihre Vorteile

Wieso nur einen Vorteil nutzen, wenn man gleich zwei haben kann? Geht es um den Einsatz von KWK-Anlagen, ist das eine berechtigte und sinnvolle Frage. Denn KWK-Anlagen und das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung machen es möglich, dass mit dem Einsatz von nur einem Rohstoff gleich zwei Endprodukte entstehen. Und die bringen eine ganze Bandbreite an Nutzungsmöglichkeiten mit sich – Umweltfreundlichkeit, Versorgungssicherheit und wirtschaftlicher Output inklusive.

Was man genau unter dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung versteht, welche KWK-Anlagen es gibt und wann Sie welche Fördermöglichkeiten nutzen können, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Dieser Beitrag wurde am 10.05.2023 aktualisiert.

Was versteht man unter KWK?

Unter KWK versteht man das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Dieses liegt dann vor, wenn ein Blockheizkraftwerk (BHKW) sowohl Wärme als auch Strom oder mechanische Energie (also thermische und elektrische Energie zugleich) erzeugt. KWK-Anlagen finden ihren Einsatz in der Regel in Verbrennungsmaschinen und lassen sich sowohl für große Kraftwerke als auch für kleinere und mittlere BHKW nutzen.

Was macht eine KWK-Anlage?

KWK-Anlagen dienen der Herstellung von Strom und Wärme durch Verbrennung eines Rohstoffes. Das können beispielsweise Erdgas oder Öl, aber auch nachhaltige Rohstoffe wie Biomasse, Klärschlamm oder Gülle sein. Bei ihrer Verbrennung bildet sich Wasserdampf, der durch eine Turbine geführt wird und dabei eine Turbinenwelle in Bewegung setzt. Auf diese Weise entsteht mechanische Energie. Durch die Kopplung mit einem Generator lässt sich diese in elektrische Energie umwandeln. Bei diesem Prozess entsteht gleichzeitig auch Wärme, die sich über einen Wärmetauscher nutzbar machen lässt.

Welche KWK-Anlagen gibt es?

KWK-Anlagen gibt es in unterschiedlichen Ausprägungen, da sich das Prinzip der KWK durch viele Technologien realisieren lässt. Dazu gehören zum Beispiel:

• Dampfturbinen
• Gasturbinen
• eine Brennstoffzelle
• Verbrennungsmotoren

Als Verbrennungsmaschinen zählen damit auch BHKW zu den Systemen der KWK. So sind die meisten BHKW auch KWK-Anlagen. Vor allem dezentrale BHKW, d.h. BHKW, die die gleichzeitig bereitgestellte Elektrizität und Wärme unabhängig voneinander nutzen, überzeugen mit einigen Vorteilen. Sie enthalten Verbrennungsmotoren, deren Technik seit vielen Jahrzehnten stetig weiterentwickelt wird. Somit ermöglichen sie eine optimale Nutzung des KWK-Prinzips. Ganz im Gegensatz zu größeren Kraftwerken, die bei der Übertragung über Fernwärmeleitungen und Hochspannungsleitungen viel Energie verlieren.

Wann ist eine KWK-Anlage sinnvoll?

Kleine Faustregel: Eine KWK-Anlage lohnt sich, wenn sie an zwei Dritteln des Jahres läuft, was in etwa 5.500 von 8.760 Jahresstunden entspricht.

Wer ein dezentrales BHKW betreibt, hat mit dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung einen wichtigen Vorteil: Es ist vollumfänglich erprobt! Und genau das ist das Stichwort, wenn es um eine hocheffiziente, aber gleichzeitig umweltfreundliche Energieerzeugung geht. Diese ist genau dann optimal, wenn mehrere KWK-Anlagen dezentral in einem Versorgungsgebiet verteilt sind. Denn die mittels KWK-Anlage produzierte Energie lässt sich auf diese Weise exakt dort produzieren, wo sie genutzt werden soll. Und wann lohnt sich eine KWK-Anlage besonders? Genau – wenn es darum geht, flexibel auf sämtliche Volatilitäten reagieren zu können. Das macht KWK-Anlagen neben ihrer Effizienz auch besonders netz- und systemdienlich.

Bei der Energieerzeugung erreichen KWK-Anlagen zudem sehr hohe Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent. Ungefähr 40 Prozent elektrische und 50 Prozent thermische Energie werden dabei erzeugt. Während sich der Strom entweder zur Eigennutzung gebrauchen oder aber ins öffentliche Netz einspeisen lässt, kann die parallel produzierte Wärme ihren Einsatz für Beheizung und Warmwasserbereitung finden. Deswegen ist die Nutzung von KWK-Anlagen vor allem an Orten sinnvoll, wo der Bedarf an Energie hoch ist. Insbesondere öffentliche Verbraucher, wie Kommunen, Stadtwerke oder Schwimmbäder, die große Gebäude mit Strom und Wärme versorgen müssen, sind mit dem Gebrauch von KWK-Anlagen gut beraten. Im direkten Vergleich mit konventionellen Methoden der Energiegewinnung sind diese nämlich sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf ihre Umweltfreundlichkeit klar im Vorteil.

KWK-Anlagen lohnen sich übrigens auch für große Verbraucher wie Industrie- oder Gewerbebetriebe. Denn damit können diese nicht nur eine Menge an Energiekosten einsparen, sondern leisten gleichzeitig auch einen entscheidenden Beitrag zum Schutz von Klima, Umwelt und Ressourcen. Denn die Weiternutzung der Wärme sorgt für eine effizientere und sparsamere Verwendung des eingesetzten Brennstoffs.

Welche Vorteile bietet eine KWK-Anlage?

KWK-Anlagen haben den entscheidenden Vorteil, dass sie Strom und Wärme gleichzeitig produzieren. Und das wiederum bringt eine Vielzahl weiterer Vorteile mit sich:

• effektive Nutzung der eingesetzten Brennstoffe
• Reduktion des Einsatzes von Primärstoffen wie Erdgas, Erdöl oder anderen fossilen Brennstoffen
• Minimierung des CO2-Austoßes durch die parallele Erzeugung von Strom und Wärme
• hohe Wirkungsgrade von bis zu 90 %
• Wetterunabhängigkeit, hohe Flexibilität, Dezentralität
• hohe Umweltfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und Zukunftsfähigkeit
• attraktive Fördermöglichkeiten

Diese Fördermöglichkeiten für KWK-Anlagen gibt es

Für KWK-Anlagen gibt es verschiedene Fördermöglichkeiten. Abhängig davon, ob der eingesetzte Energieträger fossil oder erneuerbar ist, lässt sich eine KWK-Anlage entweder nach dem KWK-Gesetz (KWKG) oder nach dem Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG) fördern. Je nachdem, welche Vorgaben das jeweilige Gesetzt macht, wird eine Anlage zur Beurteilung der Förderberechtigung in verschiedene Leistungsklassen oder nach Laufzeiten der Förderung eingeteilt.

Neben unterschiedlichen anderen Anforderungen, die für eine Förderung nach KWKG und EEG erfüllt sein müssen, gibt es zwei weitere, häufig verpflichtende Kriterien:

1. Einspeisezwang
2. Hocheffizienznachweis

Wann ist eine KWK-Anlage hocheffizient?

KWK-Anlagen bis 1 MWel gelten dann als hocheffizient, wenn ihre errechnete Primärenergieeinsparung über 0 Prozent liegt. KWK-Anlagen über 1 MWel fallen dann unter die Bezeichnung „hocheffizient“, wenn ihre errechnete Primärenergieeinsparung über 10 Prozent beträgt.

Wichtig für die Förderung von KWK-Anlagen ist zudem, dass förderberechtigte Anlagen die zu vergütenden Energiemengen in das Netz der allgemeinen Versorgung einspeisen müssen. Je nach Leistungsklasse werden die Vergütungen dabei entweder über die festen Vergütungssätze der jeweiligen Gesetze festgelegt oder in Ausschreibungsverfahren definiert.

Ausschreibungsverfahren für KWK-Anlagen – so funktioniert’s

Pro Jahr gibt es jeweils zwei Ausschreibungstermine für KWK-Anlagen: den 01. Juni und den 01. Dezember. Beide Ausschreibungsrunden werden etwa fünf bis acht Wochen vor dem jeweiligen Gebotstermin auf der Internetseite der Bundesnetzagentur veröffentlicht. Ab diesem Zeitpunkt können Anlagenbetreiber ihr Gebot zur Ausschreibung mit allen Angaben zum Bieter, zur KWK-Anlage, zur Gebotsmenge sowie zum Gebotswert abgeben. Eine Übersicht aller Anforderungen an die Gebote sind zudem in § 8 der KWK-Ausschreibungsverordnung zu finden.

Der Gebotswert für KWK-Anlagen wird generell in Cent pro Kilowattstunde KWK-Strom angegeben. Die Gebotsmenge ergibt sich aus der Anlagenleistung in Kilowatt. Den Zuschlag der Ausschreibung erhalten die niedrigsten Gebotswerte – so lange, bis das Volumen des jeweiligen Gebotstermins erreicht ist.

Wichtig ist: Seit dem 01. Juni 2021 gilt für KWK-Anlagen ab 500 kWel elektrischer Leistung eine Ausschreibungspflicht! Wer eine Anlage im Leistungssegment von 500 kWel bis 50 MW betreibt, muss sich seinen Förderzuschlag im Rahmen einer Ausschreibung sichern. Anlagen mit einer Leistung von weniger 500 kWel sind hingegen nicht ausschreibungspflichtig.

Welche Voraussetzungen sind beim Bau von KWK-Anlagen zu beachten?

Um sämtliche Vorteile von KWK-Anlagen auszuschöpfen, spielen Planung und Bau eine wichtige Rolle. Das volle Potenzial der Kraft-Wärme-Kopplung lässt sich nämlich nur dann nutzen, wenn eine Anlage perfekt an ihren Nutzungszweck und an ihren Standort angepasst ist.

Gerade letzterer ist entscheidend, wenn es um mögliche staatliche Förderungen geht. So sind zum Beispiel nur Anlagen förderberechtigt, an deren Standort kein Nah- oder Fernwärmenetz vorhanden ist und wo in den letzten zwölf Monaten keine andere KWK-Anlage in den Dauerbetrieb genommen wurde. Beim Bau von KWK-Anlagen sollten Sie deswegen unbedingt berücksichtigen, für wie viel Leistung diese ausgelegt sein sollen. Davon hängt ab, ob sie Fördergelder bekommt oder nicht.

So wichtig werden KWK-Anlagen in der Zukunft

Eine Zukunft ohne KWK-Anlagen? Das ist schon heute undenkbar. Grund ist der Ausstieg aus Kohle- und Atomkraft, der neue, alternative Energiekonzepte fordert. Und genau hier kommen KWK-Anlagen ins Spiel. Denn sie bringen etliche Potenziale für eine sichere und zuverlässige Energieversorgung mit: Sie sind effizient, ökologisch und wirtschaftlich, flexibel und vielseitig einsetzbar sowie netzstabilisierend. Damit erfüllen sie einige wesentliche Voraussetzungen für eine erfolgreiche Energiewende. Gleiches gilt für die Aspekte Rohstoffeinsparung und CO2-Minimierung.

Das hat auch die Bundesregierung erkannt und mit einer Novellierung des KWKG die Perspektiven für den Ausbau sowie für den Erhalt von KWK-Anlagen verbessert. Dabei möchte sie insbesondere hocheffiziente Anlagen stärker fördern, während Anlagen, die Kohle als Brennstoff nutzen, gar nicht mehr förderberechtigt sind. Zudem plant die Regierung, KWK-Anlagen, die sich auf klimaneutrale Gase oder Wasserstoff umstellen lassen, mehr zu fördern. Ziel ist, dass die Nettostromerzeugung aus KWK-Anlagen bis 2025 bei mindestens 120 Terawattstunden liegt.