Kraft-Wärme-Kopplung (KWK): Wärme plus Strom

Biomasse-Kraftwerke mit KWK-Technik (Kraft-Wärme-Kopplung) erzeugen neben Wärme mittels einer Turbine zusätzlich auch Strom.

In Deutschland soll bis 2020 25% des Stroms in KWK-Anlagen erzeugt werden, um Energie einzusparen und Umwelt und Klima zu schützen. KWK-Anlagen werden deshalb durch das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) bzw. das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert.

Neben den Komponenten für Biomasse-Heizwerke (Lagersystem, Austragungssystem, Brennstofftransport, Brennstoffbeschickung, Feuerungstechnologie, Kesselsystem, Anlagensteuerung, Ascheaustragung und  Anlage zur Emissionsminderung) benötigt ein KWK-Biomasse-Kraftwerk eine Dampfturbine. Mit der Dampfturbine wird die thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt.

In der einfachsten Form wird in einem Heißdampfkessel der Dampf auf den gewünschten Betriebszustand gebracht (z.B. 58 bar, 450 °C) und dann durch eine Dampfturbine geleitet. Dort tritt der Dampf mit etwa 10 bar wieder aus. Das Energiegefälle zwischen der Druckstufe von 58 bar und 10 bar wird in der Turbine genutzt, um den Generator anzutreiben (Verstromung). Nach dem durchlaufen der Turbine wird der Abdampf dann dem Produktionsprozess zugeführt, um dort thermische Energie (Wärme) abzugeben.

Kommt es dem Betreiber auf die Produktionsleistung der elektrischen Energie an, so spricht man von einem stromgeführten (= kraftgeführten) Anlagenbetrieb. Kommt es dem Unternehmen vielmehr auf die Produktionsleistung der thermischen Energie an, so spricht man von einem wärmegeführten Anlagenbetrieb. Beide Energie-Komponenten sind dabei miteinander gekoppelt.

Anstatt Dampf kann die Turbine auch mit Thermoöl (ORC-Technik) betrieben werden. Bei der KWK-ORC-Anlage funktioniert der Prozess der Kraft-Wärme-Kopplung nach dem gleichen Prinzip. Für die Gewinnung von thermischer Energie aus Biobrennstoffen ist jedoch ein zusätzlicher Thermoöl-Kreislauf erforderlich, der aus einer Biomassefeuerung, einem Thermoölerhitzer und einem Wärmetauscher besteht.

Zur Optimierung des Wirkungsgrades einer KWK-Anlage und zur Anpassung an die Produktionsprozesse gibt es viele Möglichkeiten und Abwandlungen des KWK-Prozesses, so kann z.B. eine Dampfkraftanlage im Kondensationsbetrieb oder Entnahme-Kondensationsbetrieb betrieben werden.

Anhand der benötigten thermischen Energie im Zeitverlauf und anderer Kenndaten ermitteln wir im Rahmen einer Bedarfs-Analyse welche Betriebsform für Sie die wirtschaftlichste ist.