Vom konventionellen bis hin zum modernen Blockheizkraftwerk – eine Übersicht

Wenn Sie sich ein konventionelles Kraftwerk (z.B. ein Kohlekraftwerk) vorstellen sollen, an was denken Sie? Sicherlich zunächst an ein großes Areal mit einer wuchtig anmutenden Industrieanlage. Diese setzt sich aus vielen einzelnen Gebäuden zusammen, welche durch Leitungen miteinander verbunden sind. Bei einem Kraftwerk fehlen aber noch zwei entscheidende Anlagenbestandteile: der Schornstein und der Kühlturm. Ist das nicht dasselbe? Nein, denn die „Rauchwolke“ die wir sehen, wenn wir ein Kraftwerk aus der Ferne betrachten, setzt sich aus zwei wesentlichen Bestandteilen zusammen. Zum einen sind es die Abgase, die entstehen, wenn Kohle oder ein anderer Energieträger verbrannt wird. Zum anderen ist es Wasserdampf, der im Kühlturm abgekühlt wird und schließlich zu Wasser kondensiert. Dabei wird eine große Menge an Energie ohne technischen Nutzen an die Umgebung abgegeben. Denn in der Turbine, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt, kann Wasserdampf nur innerhalb einer bestimmten Temperaturspanne genutzt werden. Unterschreitet der Dampf die untere Grenze der Temperaturspanne, so kann wird er im Kondensator ohne technischen Nutzen abgekühlt. Dies ist der Grund dafür, dass konventionelle Kraftwerke einen verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad haben. Das „BoA“-Kraftwerk (Braunkohlekraftwerk mit optimierter Anlagentechnik) in Niederaußem gehört zu den modernsten seiner Art und erreicht einen Wirkungsgrad von ca. 43 Prozent.

Bei diesem Kraftwerk befindet sich der Auslass für die Verbrennungsgasse innerhalb des Kühlturms. Die unterschiedlichen Durchmesser von Auslass und Kühlturm lassen grob das Verhältnis von Verbrennungsgas und Wasserdampf erahnen.

Wege zu mehr Effizienz

Ein maßgeblicher Ansatz ist es, nicht nur die elektrische Energie, sondern auch die Wärme technisch zu nutzen. Denn ca. 62 Prozent der ursprünglich aufgewendeten Energie fallen als Wärme an. Im Gegensatz zu Strom ist der Wärmetransport über große Distanzen allerdings nicht wirtschaftlich. Um neben dem Strom auch die Wärme zu nutzen, sind kleinere, dezentral angeordnete Kraftwerke erforderlich, die sich nahe bei den Verbrauchern befinden. Dies wird beispielsweise realisiert, indem sich Kraftwerke in Ballungszentren befinden. Dadurch können Sie zur Speisung des lokalen Fernwärmenetzes genutzt werden, mittels welchem dann wiederum Gebäude beheizt werden. Dieser Ansatz wird als Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet.

Schematische Darstellung der Kraft-Wärme-Kopplung

Die Wärme rückt in den Fokus

Darüber hinaus funktionieren Blockheizkraftwerke (BHKW) nach dem Ansatz der Kraft-Wärme-Kopplung. Diese sind deutlich kleiner als konventionelle Kraftwerke und befinden sich unmittelbar am Strom- und Wärmeverbraucher. Es gibt verschiedene Ausführungen, die allerdings vom Prinzip her ähnlich sind. Abgesehen von den chemischen Verfahren, treibt eine Turbine oder ein Motor einen Generator an, welcher dann Strom erzeugt. Der Strom dient vorrangig dem Eigenverbrauch; Überschüsse werden ins Netz eingespeist. Die dabei entstehende Wärme wird für die Heizung des Gebäudes verwendet. Kann die produzierte Abwärme vollständig genutzt werden, lassen sich durch ein BHKW Wirkungsgrade bis zu 85 Prozent erreichen.