Kraft-Wärme-Kopplung

Schlechter als ihr Ruf

Von Georg Küffner
16.01.2011
, 06:00
Komplizierter Vergleich: Mit diesen Zahlen und damit einer Primärenergieeinsparung von 40 Prozent „beweist” der KWK-Verbund den Vorzug der kombinierten Produktion von Strom und Wärme. Unrealistisch sind jedoch die schlechten Wirkungsgrade (34,5 und 89 Prozent) bei der getrennten Erzeugung. Sie repäsentieren einen veralteten Stand.
Der Ausbau der erneuerbaren Energietechniken wird weitergehen. So soll etwa der Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung von derzeit rund zwölf auf 25 im Jahr 2020 Prozent erhöht werden. Doch ist diese Technik überhaupt subventionswürdig?
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Die Strompreise steigen. Jeder zweite Haushalt muss im neuen Jahr mehr zahlen als im Dezember. Zum Teil legen die Preise um bis zu 20 Prozent zu (durchschnittlich um 7,1 Prozent). Verantwortlich dafür wird die von den Stromlieferanten an die Kraftwerksbetreiber zu zahlende EEG-Umlage gemacht. Die ist zum Jahreswechsel um satte 70 Prozent auf 3,53 Cent je Kilowattstunde gestiegen. Die Gründe hierfür sind das Aufstellen von immer mehr Windrädern und das Montieren von zahllosen Solarmodulen auf Haus- und Hallendächer, denn für den von diesen Anlagen erzeugten Strom gibt es üppige, im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgeschriebene Vergütungssätze.

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Und der Ausbau der erneuerbaren Energietechniken wird weitergehen. So will man bis 2030 Windräder mit einer Leistung von 25 Gigawatt weit vor der Küste ins Meer stellen. Auch die langfristig nur sehr bescheiden zur Stromerzeugung beitragende Photovoltaik wird wachsen. Zudem soll der Anteil der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) von derzeit rund zwölf auf 25 Prozent im Jahr 2020 erhöht werden, was über die Zahlung diverser Zuschüsse und Garantiepreise für die so erzeugten Kilowattstunden den Strompreis ebenfalls steigen lassen wird. Begründet wird der KWK-Ausbau mit der „Hocheffizienz“ dieser Technik und damit der Möglichkeit, damit einen (nennenswerten) Beitrag zum Klimaschutz beizutragen.

Ob dem tatsächlich so ist, darüber streiten die Fachleute derzeit lebhaft. Häufig werden bei Berechnungen Äpfel mit Birnen verglichen, was aussagekräftige Schlussfolgerungen unmöglich macht. Fest steht jedoch, dass die Begeisterung für das hinter der Abkürzung KWK steckende „gleichzeitige Erzeugen von Strom und Wärme“ zunimmt. Nachdem man vor rund 50 Jahren in den Städten stinkende Kohleöfen durch zentrale Heizkraftwerke ersetzt hatte, deren Rauchgase sich gut reinigen ließen, dauerte es nicht lange, bis damit begonnen wurde, Blockheizkraftwerke zu bauen: Das sind (meist Gas-)Großmotoren, mit deren Abwärme Häuserblocks erwärmt werden. Ein angeflanschter Generator erzeugt Strom.

Mini-Blockheizkraftwerke kommen zögerlich auf den Markt

Nach dem gleichen Prinzip funktionieren die derzeit eher zögerlich auf den Markt gelangenden Mini-Blockheizkraftwerke. Fast alle namhaften Heiztechnikhersteller bieten sie schon an oder arbeiten an der Entwicklung. Die meisten dieser maximal kühlschrankgroßen Geräte holen ihre Kraft nicht aus klassischen Verbrennungsmotoren. Diese Aufgabe übernimmt ein von einer „Außenflamme“ befeuerter Stirlingmotor.

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Wie gut ist nun die KWK? Auf diese Frage hat Gerhard Luther von der Universität des Saarlands und dort Leiter der Forschungsstelle Zukunftsenergien eine klare Antwort. Luther, Mitverfasser der im vergangenen Sommer veröffentlichten „Energiestudie“ der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG), spricht vom „KWK-Mythos“: Von der Politik und der öffentlichen Meinung, so sein Urteil, würden die positiven Eigenschaften der KWK „ziemlich übertrieben“ und die negativen Wirkungen nicht zur Kenntnis genommen. Ein nüchterner Vergleich zwischen der getrennten Erzeugung von Strom und Wärme in separaten Anlagen und der Koppelproduktion in einer KWK-Anlage weise nur ein (wenn überhaupt) minimal schlechteres Ergebnis für die „Zwei-Anlagen-Lösung“ aus. Von der vielfach zitierten Primärenergieeinsparung von bis zu 50 Prozent bei KWK-Lösungen könne kein Rede sein, meint Luther.

Um diese Aussage treffen zu können, hat der Physiker zwei Szenarien verglichen. Im ersten Fall stellt er einem modernen KWK-Versorger ein „Tandem“ aus einem stromerzeugenden Gas-und-Dampf-kraftwerk (GuD) und einem für die Wärmeversorgung zuständigen Brennwertkessel gegenüber. Für den Vergleich muss nicht nur auf der KWK-Seite, sondern auch beim Tandem-Konzept modernste Technik eingesetzt werden. Das ist mit einem GuD-Kraftwerk und mit der Brennwerttechnik gegeben, weil sich damit die im Wasserdampf der Abgase enthaltene Wärme ausnutzen lässt. Auch für seine zweite Vergleichsrechnung nimmt Luther daher ein GuD-Kraftwerk zur Grundlage. Die Wärmeerzeugung überlässt er hier jedoch Wärmepumpen, die ihren Strom vom Gas-und-Dampfkraftwerk beziehen.

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Man benötigt an kalten Wintertagen „Wärmespitzen“

Bei seinen mit konkreten Anlagendaten durchkalkulierten Vergleichsrechnungen schneidet die KWK-Lösung immer dann „noch schlechter“ ab, wenn, wie Luther es ausdrückt, nicht der „Paradefall“ untersucht werde. Meist werde das Leistungsvermögen von KWK-Anlagen nur für den Regelbetrieb angegeben, was falsch sei. Damit die Anlagen nicht zu groß und damit zu teuer werden, überlässt man die an kalten Wintertagen benötigten „Wärmespitzen“ gern separaten Spitzenkesseln. Und deren Energiebedarf müsse in die Vergleichsrechnungen aufgenommen werden.

Dass KWK-Anlagen grundsätzlich zu positiv gesehen werden, liegt nach der Meinung von Luther auch daran, dass es in Deutschland zwar eine Bestandsliste gebe, welche die theoretisch erreichbare Wärme- und Stromerzeugung ausweise. Es fehlten aber Angaben über tatsächlich erreichte Betriebszahlen. Und die hingen entscheidend davon ab, wie lange und damit wie viel (Prozess-)Wärme die Anlagen liefern könnten. Vor allem während der Sommermonate tun sich KWK-Anlagen demnach schwer, stehen sie doch nur in Ausnahmefällen neben einem Hallenbad, das auch während der warmen Jahreszeit einen nennenswerten Heizbedarf hat.

Das macht deutlich, dass KWK-Anlagen ihren unzweifelhaft vorhandenen Reiz nur dann ausspielen können, wenn sie „wärmegeführt“ betrieben werden. Doch genau das ist bei den für Ein- und Zweifamilienhäuser gedachten Mini-Blockheizkraftwerken nicht der Fall: Sie arbeiten stromgeführt. Immer dann, wenn im Haus elektrischer Strom benötigt wird, springen die Geräte an. Die nicht selbst benötigten Kilowattstunden werden ins Netz eingespeist. Dafür (und für den Eigenverbrauch) gibt es Geld. Die Abwärme schickt man in den Heizkreislauf. Fällt davon nicht genug an, muss „zugeheizt“ werden, was die Ökobilanz des Hauskraftwerks verhagelt.

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Er spricht ihr aber eine generelle Subventionswürdigkeit ab

Luther ist keineswegs ein grundsätzlicher Gegner der Kraft-Wärme-Kopplung. Er spricht ihr aber eine generelle Subventionswürdigkeit ab. Die sei wegen ihrer nicht eben berauschenden Effizienz nicht gerechtfertigt. Die KWK, sagt Luther, müsse sich dem Wettbewerb stellen, wobei jeweils zu prüfen sei, wie und mit welchen Techniken sich Erdgas am effizientesten zur Wärmeversorgung von Gebäuden einsetzen lasse.

Verfahren zu subventionieren sei der falsche Weg, meint Luther. Das werde zwar beim Windstrom und bei der Photovoltaik so gemacht und sei hier auch vertretbar, da der „Brennstoff“ gratis und unbegrenzt zur Verfügung stehe. Anders bei der KWK. Dort werde ein knapper Energieträger eingesetzt, und der Einspareffekt lasse sich nicht an der Menge des erzeugten Stroms ablesen. Das gelinge nur durch den Vergleich mit der getrennten Produktion von Strom und Wärme. Für Luther liegt es daher nahe, (mögliche) Zuschüsse über einen „linearen Tarif“ abzuwickeln, der sich an der Energieeinsparung zu orientieren habe.

Quelle: F.A.Z.
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