Kraft-Wärme-Kopplung im EWärmeG

Eine Hei­zungs­an­la­ge mit Kraft-Wär­me-Kopp­lung (KWK) erzeugt gleich­zei­tig Strom und Wär­me. Das spart Pri­mär­en­er­gie und schützt so das Kli­ma. Dazu wer­den Block­heiz­kraft­wer­ke (BHKW) mit Verbrennungs‑, Stir­ling­motor oder einer Brenn­stoff­zelle genutzt. Im Erneu­er­ba­re-Wär­me-Gesetz sind nur hoch­effi­ziente Anla­gen im Sin­ne der EU-Richt­li­nie 2012/27/EU mit einem Ge­samt­wirkungs­grad von min­des­tens 80 % als Ersatz­er­fül­lung anrechenbar.

KWK-Klein­an­la­gen mit einer elek­trischen Leis­tung von bis zu 20 kW er­fül­len das EWär­meG kom­plett, wenn 15 kWh Strom pro m² Wohn­fläche und Jahr paral­lel er­zeugt wer­den. Eine pau­schale Berech­nung zur an­teil­igen Er­fül­lung ist möglich.

Grö­ße­re KWK-Anla­gen mit über 20 kW elek­trischer Leis­tung er­fül­len das Gesetz voll­stän­dig, wenn der Wärme­energie­bedarf zu mehr als 50 % durch die KWK-Anla­ge ab­ge­deckt wird. Auch grö­ße­re An­la­gen kön­nen nach Be­rech­nung im Ein­zel­fall an­tei­lig an­ge­rech­net wer­den. Hier­bei darf ein ggf. zu­sätz­lich in­stal­lier­ter Spitzen­last­kes­sel nicht berück­sich­tigt werden.

Kombination mit anderen Erfüllungsoptionen

Bei einer wirtschaft­lichen Aus­le­gung der KWK-Anla­ge wer­den in der Regel die oben auf­geführ­ten Vor­ga­ben (über)er­füllt. Falls den­noch nur eine an­tei­lige Er­fül­lung mit dem BHKW zu er­reich­en ist, kann ein ggf. in­stal­lier­ter (Spitzen­last)Gas­kessel mit einem Biogas­gemisch befeu­ert wer­den. Eine Kom­bi­na­ti­on mit dem Sanier­ungs­fahr­plan oder tat­säch­lichen Dämm­maß­nah­men kön­nen auch Sinn er­geben, da die­se un­ab­häng­ig von der Er­zeu­ger­ein­heit durch­zu­führen sind.

Gän­gi­ge Kom­bi­na­tio­nen: Gas­hei­zung mit Bio­gas, Sanie­rungs­fahr­plan, Dach­däm­mung

Stand der Technik – Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wär­me-Kopp­lung oder kurz KWK bezeich­net die gleich­zei­ti­ge Erzeu­gung von Strom und Wär­me. In einem kon­ventio­nellen Kraft­werk wird übli­cher­wei­se nur ca. ⅓ der ein­gesetzten Brenn­stoff­energie in Strom umge­wan­delt. Die rest­li­chen ⅔ wer­den als Abwär­me über den Kühl­turm an die Umwelt abge­ge­ben und somit nicht sinn­voll ver­wer­tet. Im Gegen­satz dazu arbei­tet eine KWK-Anla­ge deut­lich effi­zi­en­ter, da sowohl der Strom, als auch die anfal­len­de Wär­me und somit der gesam­te Brenn­stoff (fast) voll­stän­dig genutzt wird. So eine KWK-Anla­ge wird gewöhn­lich Block­heiz­kraft­werk oder kurz BHKW genannt.

Einsatzorte von kleinen und großen BHKW

Der am häu­figs­ten ein­ge­setz­te BHKW-Typ ist der Gas­mo­tor. Die­ser kommt aus dem LKW- oder PKW-Bereich und wur­de auf den sta­tio­nä­ren Ein­satz in einem BHKW weiter­entwickelt und opti­miert. Es wer­den aber alter­na­tiv auch Gas­tur­bi­nen, Brenn­stoff­zel­len, Stir­ling-Moto­ren und ande­re Strom­erzeugungs­anlagen ein­ge­setzt. Dem­entspre­chend wird als Brenn­stoff über­wie­gend Erd­gas ver­wen­det; je nach Anfor­de­rung aber auch Öl, Flüssig­gas oder Wasser­stoff. In grö­ße­ren Anla­gen mit meh­re­ren Mega­watt (MW) elek­tri­scher Leis­tung wer­den auch fes­te Brenn­stoffe wie Holz oder Koh­le ein­ge­setzt. Hier­bei wird mit der Abgas­wär­me Dampf erzeugt und somit über eine Dampf­turbine Strom pro­du­ziert. Bei klei­ne­ren Anla­gen wer­den auch ORC-Anla­gen (ORC = Orga­nic Ran­ki­ne Cycle) ein­ge­setzt. Dies ist auch ein Dampf­prozess, jedoch wird hier­bei ein ande­res Medi­um als Was­ser genutzt.

Im Wohn­bereich wer­den die kleins­ten BHKW ein­ge­setzt. In einem Mehr­familien­haus liegt die elek­tri­sche Leis­tung bei 5 bis 50 kW. In einem Ein- oder Zwei­familien­haus wer­den noch klei­ne­re BHKW mit einer Leis­tung von 1 bis 5 kW eingesetzt.

KWK-Anla­gen haben ein sehr gro­ßes Einsatz­spektrum. Neben dem Ein­satz von Kleinst­anlagen in Wohn­häusern nut­zen Unter­neh­men die Wär­me und den pro­du­zier­ten Strom von grö­ße­ren BHKW auch direkt in ihrem Betrieb (Leis­tungs­be­reich 100 bis 5.000 kW). Hotels, Kranken­häuser und Schwimm­bäder nut­zen BHKW um Warm­wasser, Heiz­wär­me und Strom zu erzeu­gen (Leistungs­bereich 5 bis 1.000 kW). Kraft­werke mit einer Grö­ße von meh­re­ren 100 MW elek­tri­scher Leis­tung kön­nen die Abwär­me auch in ein Wär­me­netz ein­spei­sen und den Strom in das öffent­li­che Netz ein­flie­ßen lassen.

Anteilige Gesetzeserfüllung durch Kraft-Wärme-Kopplung

Eine antei­li­ge Anrech­nung ist durch die fol­gen­den For­meln möglich:

Pau­scha­le Berech­nung für Klein­an­la­gen (≤ 20 kWel) nach § 11.2 Satz 3:

\[\frac{elektr. \: Leis­tung \: [kW] × pro­gnos­ti­zier­te \: Volllastbetriebsstunden\:[h/Jahr]}{Wohnfläche\:[m²]}=kWh/m² \: pro \: Jahr \: ≙ \: Anteil \: Ersatz­maß­nah­me \: [\%]\]

Ein­zel­fall­be­rech­nung für grö­ße­re Anla­gen (> 20 kWel) nach §§ 3 Nr. 420.6:

\[\frac{produzierte \: Wär­me­men­ge \: kwk \:[kWh]}{gesamter \: Wär­me­en­er­gie­be­darf \: [kWh]\times50\:\%}\times15\:\%=Anteil \:Ersatz­maß­nah­me \:[\%]\]

Ist der Wert grö­ßer oder gleich 15 %, sind die Vor­schrif­ten voll­stän­dig erfüllt. Ansons­ten ist die antei­li­ge Erfül­lung fol­gen­der­ma­ßen zu berechnen:

\[ \frac{Anteil \: Ersatz­maß­nah­me \:[\%]}{15 \: \: \% \:}\times100\:\%=Erfüllungsgrad\:[\%]\]

---