KWK

Kraft-Wärme – Kopplung (KWK) ist die Stromerzeugung vor Ort aus Abwärme. Bei der Stromerzeugung aus Kohle, Erdgas oder Kernkraft wird nur ein Bruchteil des bei der Verbrennung freigesetzten Energiegehalts in Strom umgewandelt. Der Rest der Energie geht als Abwärme verloren., In einem KWK-Kraftwerk wird diese Abwärme für andere Anwendungen wie Raumheizung oder andere industrielle Prozesse, die Wärme benötigen, zurückgewonnen. Daher ist KWK ein effizienter Prozess zur Rückgewinnung von Energie, die sonst verloren gegangen wäre. Aufgrund dieser Effizienzsteigerung hat Kraft-Wärme-Kopplung viele ökologische Vorteile und kann ein Schlüsselfaktor für die Reduzierung des Klimawandels sein.

Blockheizkraftwerke bieten große Kosteneinsparungen und bieten zusätzliche Wettbewerbsfähigkeit für industrielle und kommerzielle Anwendungen, indem sie erschwingliche Wärme für inländische Nutzer anbieten., Sie bieten aufgrund ihrer verbesserten Energieumwandlung und Nutzung von Abwärme klare Vorteile für die Umwelt. Es gibt jedoch viele Straßensperren beim Bau solcher Anlagen. Ein Faktor sind die relativ hohen Kapitalkosten, die mit solchen Anlagen verbunden sind, was sie für potenzielle Entwickler unattraktiv macht. Blockheizkraftwerke sind eine Bedrohung für solche Unternehmen, und es ist bekannt, dass es bei der Entwicklung dieser Anlagen viele rechtliche Auseinandersetzungen gibt., Darüber hinaus können verteilte Stromquellen Schockgefahren für das Stromunternehmen verursachen, indem ein Teil des Stromnetzes elektrifiziert wird, der sonst ausgeschaltet wäre, wenn das Unternehmen an diesem Teil des Netzes arbeiten muss.

Da vor allem fossile Brennstoffe als Input-Quelle genutzt werden, kann KWK langfristig nicht als nachhaltige Lösung angesehen werden. Es kann jedoch dazu beitragen, die Kohlenstoffemissionen mit erheblichen Energieeinsparungen durch höhere Effizienz in Situationen zu verlangsamen, in denen nachhaltigere Optionen nicht verfügbar oder erschwinglich sind.,

Eine Diskussion über einige der Vor – und Nachteile von KWK finden Sie im Blog TriplePundit hier.

Effizienz

Kraftwerke produzieren etwa doppelt so viel Energie wie Abwärme wie Strom. Häuser werden normalerweise mit Öfen beheizt und benötigen auch Brennstoff, um ihre Wärme zu erzeugen. Umleiten einen Teil der Abwärme aus der Stromerzeugung, spart erhebliche Mengen an Geld und Energie.

Die Erzeugung der äquivalenten Menge an Wärme und Strom mit einem KWK-System ist wesentlich effizienter, da Wärme aus der Stromerzeugung sinnvoll eingesetzt werden kann., Der Gesamtwirkungsgrad eines BHKW-Systems ergibt sich aus der Gesamtenergie, sowohl der elektrischen als auch der Wärmeenergie, geteilt durch die eingegebene Energie. Ein viel kleinerer Teil der Wärme ist nicht behebbar und geht immer noch als Abwärme verloren.

Effizienzberechnungen

Ein Haushalt hat einen spezifischen thermischen Energiebedarf und einen Energiebedarf . Das BHKW hat einen thermischen Wirkungsgrad und einen elektrischen Wirkungsgrad . Aufgrund der kombinierten Erzeugung ist der KWK-Wirkungsgrad die Summe dieser Wirkungsgrade, bei denen der Gesamtbrennstoff, der zur Deckung des Hausbedarfs benötigt wird, vorhanden ist . Aufgrund der viel höheren Effizienz von im Vergleich zu einem Haushalt, der kein KWK verwendet, ist die Kraftstoffmenge, die zur Deckung seines Energiebedarfs benötigt wird, viel geringer., Wenn zum Beispiel ein Haus mit KWK einen Wirkungsgrad von 90% hat, verbraucht es vergleichsweise nur 1/3 des Brennstoffs, den ein Haus mit 30% Wirkungsgrad hätte!

Typen

Die benötigte elektrische Leistung trägt zur Systemgröße der KWK-Einheit bei. Typischerweise wird Micro-KWK weniger als 5 Kilowatt (kW) erzeugen, während Mini-KWK größer als 5 kW und weniger als 500 kW ist., Mikro-KWK-Systeme sind in der Regel in Häusern installiert und sind Wärmebedarf gesteuert. Dies bedeutet, dass sie sich einschalten, wenn Wärme benötigt wird, um die Nebenproduktwärme bei der Stromerzeugung zu erzeugen.

Die verschiedenen Typen von Mikro-KWK-Systemen umfassen zum Beispiel:

• Mikrogasturbinen
• Verbrennungsmotoren
• Brennstoffzellen
• Stirling-Motoren

Integration von KWK in das Stromnetz

Um ein KWK-System in das Netz zu integrieren, muss es zuerst an einen Wechselrichter angeschlossen werden, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln., Dadurch kann der erzeugte Strom von anderen im Netz genutzt werden.Eine hohe Penetrationsrate von Mikro-KWK-Systemen in Privathaushalten kann Instabilitäten im Stromnetz verursachen. Dies ist auf die Schwierigkeit bei der Vorhersage zurückzuführen, wann diese Systeme Strom erzeugen, da sie Wärme im Haushalt erzeugen müssen, um den für die Last erforderlichen Strom zu erhalten. Zu Spitzenzeiten, wenn der Stromverbrauch hoch ist, besteht ein größerer Bedarf an zusätzlichem Strom im Stromnetz als außerhalb der Spitzenzeiten.,Zu den Interessensgebieten, die sich mit diesem Thema befassen, gehören Wärmespeicher, die das BHKW effektiv dazu bringen können, den Strombedarf zu regulieren, anstatt den Wärmebedarf zu regulieren. Das System würde Strom erzeugen, wie es vom Netz benötigt wird, und überschüssige Wärme zu einem anderen Zeitpunkt speichern.

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