BHKW – CO2-Minderung durch Blockheizkraftwerke

 

Wie bereits in dem Bericht „Problemfall: Treibhausgaseffekt“ beschrieben, ist eine Verringerung der klimarelevanten Treibhausgas-Emissionen dringend erforderlich.

Eine Möglichkeit, die Treibhausgas-Emissionen zu vermindern, stellt die verstärkte Nutzung der gekoppelten Strom- und Wärmebereitstellung durch KWK-Anlagen dar. Die Spitzenvertreter der Regierungskoalition haben daher am 22.11.1999 den Beschluß gefaßt, die notwendigen Rahmenbedingungen für eine Verdopplung der installierten KWK-Anlagenleistung bis zum Jahre 2010 zu schaffen, „wenn sich die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) gemäß dem deutschen Klimaschutzziel als die geeignetste Technologie erweist“.

Die Vor- bzw. Nachteile einer Technologie lassen sich am besten ermitteln, indem Vergleiche durchgeführt werden. Die entscheidende Frage, welche sich hierbei stellt, ist die Frage nach dem Vergleichssystem. In der Literatur findet man häufig den Vergleich eines KWK-Aggregates (ohne Spitzenkessel) mit einer Erdöl-Zentralheizung und einem Steinkohle-Kondensationskraftwerk. Dieser Vergleich erscheint äußerst fragwürdig. Verglichen werden sollte immer das gesamte KWK-System (KWK-Aggregat und Spitzenkessel) mit einem statistisch abgesicherten ungekoppelten Referenzsystem, welches die Auswirkungen eines KWK-Zubaus (Abschalten bestehender Kondensationskraftwerke, Ersetzen bestehender Zentral- und Etagenheizungen) möglichst realistisch abbildet.

Sofern dies nicht politisch gewünscht wird (Atomausstieg), besitzt eine verstärkte KWK-Ausbaustrategie aufgrund der Anwendungsfelder und Nutzungsstruktur einer Kraft-Wärme-Kopplung keine Auswirkungen auf die Stromproduktion der Grundlastkraftwerke (Atom- und Braunkohlekraftwerke). Auch die regenerative Strombereitstellung mittels Photovoltaik, Wind- und Wasserkraftanlagen wird infolge einer neu errichteten KWK-Anlage nicht verringert. In beiden Fällen hat dies seine Ursache in dem Bestreben, die getätigten hohen Investitionen für diese Anlagen durch hohe Nutzungszeiten (bei geringen bzw. nicht vorhandenen Primärenergie-Kosten) möglichst schnell zu amortisieren. Demnach erscheint stromseitig ein Vergleich mit dem derzeit bestehenden Mix der Steinkohle-, Erdöl- und Erdgasbefeuerten Mittellast-Kondensationskraftwerke statthaft. Diese Kraftwerke wiesen 1998 nach einer VDEW-Statistik eine spezifische CO2-Emission von 0,799 kg CO2/kWhel bei einem Nutzungsgrad (z ) von 38,2% auf. Wärmeseitig wird mit der 1998 bestehenden Zentral- und Etagenheizungsstruktur (0,265 kg CO2/kWh Primärenergieeinsatz, Kessel-Nutzungsgrad 85%) verglichen.

Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht die signifikanten CO2-Minderungen, welche durch die Kraft-Wärme-Kopplung im Vergleich zu einem ungekoppelten Referenzsystem erzielt werden kann. Dabei sind alle Strom- und Nahwärme-Leitungsverluste berücksichtigt worden.

Prozentuale CO2-Minderung eines KWK-Systems gegenüber einem ungekoppelten Referenzsystem

derzeit bestehendes ungekoppeltes Referenzsystem

hocheffizientes System

Objektversorgung durch
Gasmotor 14 kWel (z el 28%, z th 61%) und Spitzenkessel (z 90%)

46%

7%

Objektversorgung durch
Gasmotor 200 kWel (z el 34%, z th 51%) und Spitzenkessel (z 90%)

49%

9%

Nahwärmeversorgung durch
Gasmotor 1000 kWel (z el 37%, z th 48%) und Spitzenkessel (z 90%)

49%

3%

Nahwärmeversorgung durch
Gasmotor 2717 kWel (z el 40%, z th 42%) und Spitzenkessel (z 90%)

50%

4%

Nahwärmeversorgung durch

GuD-KWK 20 MWel (z el 42%, z th 53%) und Spitzenkessel (z 90%)

52%

8%

Derzeitiges System:
Mix der Steinkohle-, Erdöl- und Ergasbefeuerten Kondensationskraftwerke (z el 38,2%) (Stand 1998)
Bestehende Etagen- und Zentralheizungsstruktur (z 85%) aus dem Jahre 1998

Hocheffizientes System:
GuD-Kondensations-Anlage mit einem Jahresnutzungsgrad (netto) von 56%
Brennwert-Gaskessel mit einem Nutzungsgrad von 101% (bezogen auf Hu)

 

In der politischen Debatte wird in der letzten Zeit erneut häufig der Vergleich von KWK-Anlagen mit einem hocheffizienten GuD-Kondensationskraftwerk und einem Gas-Brennwertkessel angeführt. Hierzu muß angemerkt werden, daß dieser Vergleichsfall weder die heutige noch die zukünftige energiewirtschaftliche Realität in adäquater Form abbildet. Daher kann dieser Vergleich die in der Praxis auftretenden Auswirkungen eines KWK-Zubaus nicht beschreiben. Angesicht der Energieeffizienz dieses Vergleichssystem ist es dennoch interessant, die KWK an diesem „Bestfall“ zu spiegeln, weil dadurch die untere Grenze des energetischen und ökologischen Vorteils der Kraft-Wärme-Kopplung gegenüber einer getrennten Strom- und Wärmebereitstellung abgesteckt wird. Deshalb ist es interessant, daß auch gegenüber einem solch hocheffizienten Vergleichssystem die Kraft-Wärme-Kopplung eine relativ deutliche CO2-Minderung aufweist.

Auch moderne Dieselmotor-Anlagen (Gesamtnutzungsgrad 85%, elektrischer Nutzungsgrad 40%) verfügen gegenüber einem GuD-Kondensationskraftwerk (Nutzungsgrad 56%) und einem Brennwertkessel (Nutzungsgrad 101% bezogen auf Hu) über eine deutlich höhere Primärenergieeffizienz. Im Bereich der CO2-Emissionen resultiert eine wesentliche Minderung von nahezu 45% gegenüber dem derzeitig bestehenden ungekoppelten Referenzsystem. Aufgrund der spezifisch höheren CO2-Emissionen des eingesetzten Primärenergieträgers (Erdöl) emittieren Dieselmotoren aber bis zu 12% mehr Kohlendioxid als moderne GuD-Kondensationskraftwerke und gasbefeuerte Brennwertkessel.

Anhand dieses Beispiels wird deutlich, daß die erzielbare CO2-Minderung einerseits technologisch (Energieeffizienz) bedingt, andererseits aber abhängig vom eingesetzten Brennstoff ist. Einige durchgeführte Untersuchungen belegen, daß die Brennstoff-Auswahl einen höheren Einfluß auf die erzielbare CO2-Minderung eines KWK-Systems besitzt als die technologischen Daten.

Markus Gailfuß, BHKW-Infozentrum Rastatt

 

 

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