Energiebegriffe 2:Welche Arten der KWK-Anlagen gibt es???


Nach dem Verständnis für die Funktionsweise der Kraft-Wärme Kopplung, soll nun genauer erörtert werden, welche unterschiedlichen KWK-Systeme es gibt und wie sich deren unterschiedliche Wirkungsgrade auf Energie- und Wärmegewinnung auswirken.

Eines der bekanntesten und weit verbreitetsten Systeme ist das sogenannte BHKW (Blockheizkraftwerk). Hierbei wird Strom über einen Verbrennungsmotor gewonnen, welcher beispielsweise mit Gas, Kohle oder Öl betrieben werden kann und dann an einen Generator angeschlossen ist. Auch kann eine Verbrennung der Primärenergie in Heizkesseln geschehen, welche sodann Dampf durch eine Turbine leitet, welche sodann den Generator antreibt. Die bei der Verbrennung abgegebene Wärme wird in Folge bei kleineren Anlagen meist an einen Pufferspeicher abgegeben, um diese anschließend an ein Heizsystem oder bei größeren Systemen auch ohne Pufferung direkt in ein Wärmenetz zu übertragen.

Anders zum bereits bekannten BHKW, erzeugt das Stirling-Heizgerät Energie und Wärme nicht durch einen eigenen Verbrennungsmotor, sondern durch die intelligente Verwendung von Wärme aus verschiedenen Quellen in einem physikalischen Prozess. Das Gerät setzt sich zusammen aus zwei Zylindern in denen die Luft immer Abwechselnd gekühlt und erwärmt wird. Die dadurch in Bewegung versetzten Kolben innerhalb der Zylinder geben die Bewegungsenergie nun an einen zugeschalteten Dynamo ab, welcher die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die Wärme wird sodann noch weiter genutzt (entweder direkt zu Heizzwecken oder in Wärmenetzen).

Schließlich gibt es noch zu guter Letzt die Brennstoffzelle. Diese ist dazu in der Lage Energie und Wärme gänzlich ohne eine stattfindende Verbrennung zu erzeugen. Ein chemischer Prozess, genauer gesagt die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff, sorgt für die Stromerzeugung. Zwei Elektroden in der Brennstoffzelle wandeln die Bewegungsenergie der freigewordenen Elektronen in elektrische Energie um. Nach Ende der Reaktion und der Verbindung der Teilchen mit Sauerstoff entsteht nun zusätzlich Wärme, welche nun an das Heizsystem abgegeben werden kann.

Jedes einzelne System funktioniert für sich, unterscheidet sich allerdings in seinem Wirkungsgrad von Strom- zu Wärmeerzeugung. Ein BHKW beispielsweise erzeugt durchschnittlich drei Kilowatt Wärme bei einer Leistung von einem Kilowatt Strom, wohingegen das Verhältnis beim Stirling-Heizgerät bei eins zu fünf liegt.

 

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Lucas Hauptmann                       Michael Hill
Studentische Hilfskraft               Partner

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