Kombination: Werden in einer Anlage – typischerweise einem Blockheizkraftwerk – sowohl Strom als auch Wärme produziert und genutzt, spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Dabei lassen sich bis zu 90 Prozent des eingesetzten Brennstoffs nutzen.
Einsatzgebiet: Ein Blockheizkraftwerk liefert Strom und Wärme dezentral, also möglichst nahe am Endverbraucher. Das Problem ist häufig ein ausreichender Wärmebedarf. Typische Einsatzgebiete sind daher Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Industrie- und Handwerksbetriebe sowie Wohnsiedlungen.
Regelleistung: Blockheizkraftwerke können immer dann angeworfen werden, wenn man entweder Wärme oder Strom oder beides braucht. Viele dieser Anlagen können zu einem sogenannten virtuellen Kraftwerk zusammengeschaltet werden. So lässt sich insbesondere das schwankende Angebot aus Fotovoltaik- und Windkraftanlagen ausgleichen.
Technik: Zur gleichzeitigen Produktion von Strom und Wärme eignen sich verschiedene Konzepte: der mit Diesel oder Gas betriebene Automotor, der Sterlingmotor, die Mikrogasturbine sowie die Brennstoffzelle.
Brennstoff: Neben dem klassischen Diesel und Erdgas gewinnen zunehmend auch aus Biomasse erzeugte Brennstoffe an Bedeutung: Biodiesel, Biogas aus Biomasse-Vergärung sowie Klärgas. Sie lassen sich besonders vorteilhaft mit Mikrogasturbinen verwerten.
Besonders vorteilhaft an der Mikrogasturbine ist, dass sie mit einem breiten Spektrum an Brennstoffen betrieben werden kann - unter anderem auch mit Biogas. Zudem produziert sie weitaus sauberere Abgase als der Verbrennungsmotor, so dass keine aufwendige und teure Abgasnachbehandlung nötig ist. Und sie ist leiser und deutlich weniger verschleißanfällig als ein Kolbenmotor - mit entsprechend niedrigeren Intervallen und Kosten für die Wartung. Dafür sind die Anschaffungskosten bisher noch deutlich höher, und der elektrische Wirkungsgrad ist geringer als beim Motor. Dazu trägt auch der Kompressor für den Brennstoff bei, dessen Betrieb den elektrischen Wirkungsgrad senkt. Im Haushalt, so berichtet Widenhorn, ist eine elektrische Leistung von drei bis fünf Kilowatt und eine Wärmeleistung von 14 bis 25 Kilowatt möglich. Der elektrische Wirkungsgrad indes liegt nur bei 16 bis 25 Prozent.
Die Wärme bleibt im System gefangen
Gleichwohl schätzen viele Experten die Marktchancen für diese Turbinentechnik als recht rosig ein. Ein Grund ist, dass sich diese Anlagen hervorragend dazu eigenen, das im Zuge der verstärkten Produktion von Wind- und Sonnenstrom in Zukunft noch stärker schwankende Angebot optimal auszugleichen. Hinzu kommt, dass die technischen Möglichkeiten zur Optimierung dieser Kleinturbinen noch lange nicht ausgeschöpft sind, sich ihr Wirkungsgrad in Zukunft also sicherlich noch steigern lässt. Beim DLR hat man dabei noch eine viel weiter gehende Vision, an der seit einiger Zeit geforscht wird: die Kombination einer Mikrogasturbine mit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle.
Diese produziert für sich alleine gesehen mit einem Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent Strom. Die dabei entstehenden Abgase sind mehr als 850 Grad heiß - und können nun zusätzlich in der Brennkammer der Mikrogasturbine genutzt werden. "Man kann mit diesem Hybridkraftwerk im Prinzip zweimal Strom ernten und nur einmal Energie reinstecken", beschreibt Widenhorn den Vorzug dieser Technik. Die Wärme bleibt dabei sozusagen im System gefangen. Somit dürfte - zumindest in der Theorie - ein Wirkungsgrad von 60 Prozent realistisch sein, denkbar sind sogar bis zu 70 Prozent. Für eine vergleichsweise kleine dezentrale Anlage wäre dies eine gewaltige Verbesserung - bis jetzt lassen sich derart hohe Wirkungsgrade nur in großen Gas- und Dampfkraftwerken von einigen Hundert Megawatt erzielen.
Kraft-Wärme-Kopplung
Kombination: Werden in einer Anlage – typischerweise einem Blockheizkraftwerk – sowohl Strom als auch Wärme produziert und genutzt, spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Dabei lassen sich bis zu 90 Prozent des eingesetzten Brennstoffs nutzen.
Einsatzgebiet: Ein Blockheizkraftwerk liefert Strom und Wärme dezentral, also möglichst nahe am Endverbraucher. Das Problem ist häufig ein ausreichender Wärmebedarf. Typische Einsatzgebiete sind daher Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Industrie- und Handwerksbetriebe sowie Wohnsiedlungen.
Regelleistung: Blockheizkraftwerke können immer dann angeworfen werden, wenn man entweder Wärme oder Strom oder beides braucht. Viele dieser Anlagen können zu einem sogenannten virtuellen Kraftwerk zusammengeschaltet werden. So lässt sich insbesondere das schwankende Angebot aus Fotovoltaik- und Windkraftanlagen ausgleichen.
Technik: Zur gleichzeitigen Produktion von Strom und Wärme eignen sich verschiedene Konzepte: der mit Diesel oder Gas betriebene Automotor, der Sterlingmotor, die Mikrogasturbine sowie die Brennstoffzelle.
Brennstoff: Neben dem klassischen Diesel und Erdgas gewinnen zunehmend auch aus Biomasse erzeugte Brennstoffe an Bedeutung: Biodiesel, Biogas aus Biomasse-Vergärung sowie Klärgas. Sie lassen sich besonders vorteilhaft mit Mikrogasturbinen verwerten.