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Für Prof. Dr. Christoph Kail (links) ist die Kraft-Wärme-Kopplung zentrales Thema auf dem Gebiet der Energietechnik – in Lehre und Forschung.
Für Prof. Dr. Christoph Kail (links) ist die Kraft-Wärme-Kopplung zentrales Thema auf dem Gebiet der Energietechnik – in Lehre und Forschung.(Download )
21.07.2015

Wärme: effizient und ressourcenschonend

Kraft-Wärme-Kopplung in der Forschung an der FH Südwestfalen

Soest. Wenn draußen Temperaturen über 30 Grad Celsius herrschen, denken die wenigsten Verbraucher an ihre Heizung. Gleichwohl hat das Bundeskabinett Anfang Juli Beschlüsse zur Energiewende getroffen und damit – in erster Linie bei Betreibern größerer Anlagen, aber auch bei Privatleuten – Anstoß zur Diskussion gegeben: Wie effizient und ressourcenschonend wird unsere Wärme produziert? Für Prof. Dr. Christoph Kail von der Fachhochschule Südwestfalen durchaus auch im Sommer ein Thema.

Die Fachhochschule Südwestfalen versteht sich in vielen Bereichen als Ansprech- und Kooperationspartner beim Know-how-Transfer. Das Thema Kraft-Wärme-Kopplung beispielsweise ist am Fachbereich Maschinenbau-Automatisierungstechnik, Fachgebiet Energietechnik/Thermodynamik, von großer Bedeutung. Im Labor werden dazu Versuche an modernsten Energietechniken wie Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen auf Basis von Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren und Gasturbinen oder Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien wie Wärmepumpen, Solarkollektoren und Kaminöfen durchgeführt – in der Lehre, aber auch im Rahmen von Auftragsstudien für Industrie und Kommunen.

Mit einer Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage muss nur einmal Energie aufgewendet werden, um sowohl Strom als auch Wärme zu erzeugen. Bei einer Anlage mit erdgasbetriebenem Verbrennungsmotor erzeugt ein Generator Strom. Die Abwärme des Motors wird mithilfe eines Wärmetauschers zum Heizen oder für die Warmwassergewinnung genutzt. KWK-Anlagen mit Brennstoffzellen produzieren Strom durch kalte Verbrennung, einer elektrochemischen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. Die Anlagen werden in verschiedenen Größen angeboten. Mit der „Mini-Ausführung“ kann bereits der Strom- und Wärmebedarf eines Ein- bis Zweifamilienhauses gedeckt werden. Verbrennungsmotor oder Brennstoffzelle – bei beiden Systemen liegen die Vorteile auf der Hand: „Es muss weniger Primärenergie aufgewendet werden. Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen sind also eine wichtige Maßnahme, um die Effizienz gegenüber herkömmlicher zentraler Energieversorgung deutlich zu steigern, Brennstoff zu sparen und CO2-Emissionen zu vermindern“, erklärt Prof. Kail. Außerdem seien Verbraucher – wenn sie ihren Strom selbst produzieren – unabhängiger von steigenden Stromkosten.

Trotz staatlicher Förderung sei die Akzeptanz seitens der Verbraucher aber noch verhalten: „Anders als bei größeren Anlagen für den industriellen Einsatz werden kleinere Anlagen aus wirtschaftlicher Sicht noch grenzwertig betrieben. Die Anschaffungskosten sind noch etwas zu hoch“, gibt Kail zu bedenken. Hinzu komme, dass der geringe Heizwärmebedarf im Sommer bei KWK-Anlagen im privaten Bereich zu Stillstandzeiten führe. Ist die Anlage abgeschaltet, wirkt sich das negativ auf die Wirtschaftlichkeit aus. Solarthermische Anlagen könnten Wärme zwar umweltfreundlicher, da weitestgehend ohne CO2-Emissionen, zur Verfügung stellen als fossil befeuerte KWK-Anlagen, eine wirkliche Alternative seien mit Sonnenkraft betriebene Anlagen aber nicht: „Im Allgemeinen ist in Deutschland solare Wärme deutlich teurer als Wärme aus KWK-Anlagen oder Erdgasheizungen. Für Privatleute von Bestandsgebäuden stellt sich die Frage, ob sie sich die Zusatzkosten leisten wollen. Anders bei Neubauten: Die Energieeinsparverordnung schreibt hier einen gewissen Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung vor. Privatleute müssen damit also gewisse Zusatzkosten der Wärmeversorgung leisten, ob sie wollen oder nicht“, beschreibt der Professor die Situation. Kleine Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen für private Haushalte werden hingegen nach seiner Einschätzung mittelfristig wirtschaftlich attraktiv sein. Dafür würden in einigen Jahren sinkende Anlagenkosten und steigende Strompreise sorgen. Diese Anlagen können dann zukünftig gegen Vergütung auch einen Beitrag zur Stabilisierung der Stromnetze bei fluktuierender Stromerzeugung aus Solar- und Windenergieanlagen leisten.

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