{"id":214,"date":"2016-02-01T11:50:33","date_gmt":"2016-02-01T10:50:33","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/?p=214"},"modified":"2020-08-28T11:58:22","modified_gmt":"2020-08-28T09:58:22","slug":"2-6-waerme-kraft-kopplung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/2-6-waerme-kraft-kopplung\/","title":{"rendered":"2.6 W\u00e4rme-Kraft-Kopplung"},"content":{"rendered":"

Was ist WKK ?<\/strong><\/p>\n

W\u00e4rme-Kraft-Kopplung ist die kombinierte Er\u00adzeu\u00adgung von Nutzw\u00e4rme und mechanischer Energie. In technischen wie in biologischen Systemen entsteht bei der Umwandlung chemischer Energie in me\u00adcha\u00adni\u00adsche Energie auch W\u00e4rme. Aus ther\u00admo\u00addy\u00adna\u00admi\u00adschen und konstruktiven Gr\u00fcnden kann bei der Ver\u00adbren\u00adnung nur rund 1<\/span>\/3<\/span> der Brennstoffenergie in me\u00adcha\u00adni\u00adsche Energie umgewandelt werden. Wenn die restlichen 2<\/span>\/3<\/span> W\u00e4rme genutzt werden, spricht man von WKK. Bei der Nutzung dieser W\u00e4rme niedriger Wer\u00adtig\u00adkeit sind Ge\u00adsamt-Wir\u00adkungs\u00adgrade \u00e4hnlich den\u00adje\u00adni\u00adgen von Heiz\u00adkes\u00adseln erreichbar. Die mechanische Ener\u00adgie wird in einem Generator in elektrische Ener\u00adgie umgewandelt. Es gibt verschiedene Ausf\u00fchrungsformen:<\/p>\n

a<\/strong> Thermisches Kraftwerk 1 bis 1000 MW(el), Fernheiznetz
\nb<\/strong> BHKW (Blockheizkraftwerk<\/a>) 5 bis 5000 kW(el), Gas- oder Dieselmotor mit Ge\u00adne\u00adra\u00adtor
\nc<\/strong> Kleinst-WKK: Stirlingger\u00e4t, Mikrogasturbine, Brennstoffzelle, 1 bis 5 kW(el)<\/p>\n

WKK mit Gas- oder Dieselmotor<\/strong><\/p>\n

Die durch Motor- und Abgask\u00fchlung anfallende W\u00e4r\u00adme wird ins Heizsystem eingespeist (Bilder 2.38, 2.39). Auf diese Weise ergibt sich ein Jahresnut\u00adzungs\u00adgrad (bez\u00fcglich Brennwert) des BHKW-Speicher-Systems von 80 bis 90% (W\u00e4rme + Strom). Dieser Nutzungsgrad l\u00e4sst sich durch Abgaskondensation und Strahlungsw\u00e4rmer\u00fcckgewinnung mit W\u00e4rmepumpe erreichen. Wird mit dem erzeugten Strom eine W\u00e4rmepumpe angetrieben, so ergibt sich ein Nut\u00adzungs\u00adgrad von etwa 1,4 (Bild 2.40), d.h. etwa die H\u00e4lfte mehr als mit einem Kessel.<\/p>\n

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Bild 2.38 Prinzipschema ei\u00adnes BHKW<\/p>\n

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Bild 2.39 BHKW in der Gesamtanlage<\/p>\n

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Bild 2.40 Energieflussbild eines BHKW (bez\u00fcglich Brenn\u00adwert), dessen Strom f\u00fcr eine WP verwendet wird<\/p>\n

Betrieb eines Blockheizkraftwerks<\/span><\/p>\n

Das BHKW wird normalerweise nach dem W\u00e4rme\u00adbedarf betrieben, sodass der Strom vorwiegend im Win\u00adter anf\u00e4llt. Andernfalls braucht es eine Notk\u00fchlung f\u00fcr den Motor (z.B. bei Not\u00ad\u00adstrom\u00ada\u00adg\u00adgre\u00adgat). Mit der produzierten Elektrizit\u00e4t wird in erster Linie der Eigenbedarf gedeckt. Der \u00dcberschuss wird ins \u00f6ffentliche Netz eingespeist. Die Stromproduktion kann im Winter intern oder extern f\u00fcr den Antrieb von W\u00e4rmepumpen verwendet werden. Die Dimensionierung des BHKW hat (wie bei W\u00e4rmepumpen) einen entscheidenden Ein\u00adfluss auf die Wirtschaftlichkeit. Wird das BHKW zu gross dimensioniert, so erreicht es die vorgesehene Volllast-Laufzeit (> 4000 h\/a) und Stromproduktion nicht. Das BHKW wird auf 15 bis 35 % des W\u00e4r\u00adme\u00adlei\u00adstungs\u00adbe\u00addarfs bei der massgebenden Aus\u00adsen\u00adtem\u00adpe\u00adra\u00adtur aus\u00adge\u00adlegt (Bild 2.41). Kurve m stellt die Tem\u00adpe\u00adra\u00adtur\u00adh\u00e4u\u00adfig\u00adkeit, Kurve q den Heiz\u00adleis\u00adtungs\u00adbe\u00addarf gem\u00e4ss Anhang 11.4 dar. Ein BHKW mit 300 kW W\u00e4rmeleistung deckt den Heiz\u00adener\u00adgie\u00ad\u00adbe\u00addarf ent\u00adspre\u00adchend der grau\u00aden Fl\u00e4\u00adche. Das BHKW liefert zwar nur 30 % des Lei\u00adstungs\u00adbe\u00addarfs, aber fast 60 % des Ener\u00adgie\u00adbe\u00addarfs des Ge\u00adb\u00e4u\u00addes. Die Volllast-Laufzeit des BHKW kann mit 4300 h\/a abgelesen wer\u00adden. Die Volllast-Laufzeit er\u00adh\u00f6ht sich, wenn das BHKW gan\u00adz\u00adj\u00e4h\u00adrig die Was\u00adse\u00adrer\u00adw\u00e4r\u00admung \u00fcber\u00adnimmt.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Bild 2.41 Temperaturh\u00e4ufigkeitsdiagramm f\u00fcr ein Geb\u00e4ude mit W\u00e4rmeleistungsbedarf 1 MW<\/p>\n

G\u00fcnstige Voraussetzungen f\u00fcr Blockheizkraftwerke sind:<\/p>\n

    \n
  • gleichzeitiger W\u00e4rme- und Strombedarf<\/li>\n
  • Stromproduktion > 50 kW<\/li>\n
  • gleichm\u00e4ssiger W\u00e4rmebedarf (Prozessw\u00e4rme)<\/li>\n
  • Notstromanlage erforderlich<\/li>\n
  • preisg\u00fcnstiges Gas: Biogas, Erdgas<\/li>\n
  • hoher Stromtarif im An- und Verkauf<\/li>\n
  • eigener technischer Dienst<\/li>\n<\/ul>\n

    Kleinst-WKK oder stromerzeugende Heizungen<\/span><\/p>\n

    Auch bei diesen auf die Energieversorgung eines Hauses ausgerichteten Ger\u00e4ten entspricht der gesamte Nutzungsgrad (W\u00e4rme + Strom) demjenigen eines Kessels. Der Elektroanteil des Outputs ist geringer als bei den Blockheizkraftwerken.<\/p>\n

    Das Stirling-Heizger\u00e4t<\/em> entspricht konzeptionell dem BHKW. Beim Stirlingmotor wird jedoch die W\u00e4rme von aussen an den Zylinder \u00fcbertragen. Die lineare Kolbenbewegung treibt direkt einen Lineargenerator an, eine Kurbelwelle ist nicht erforderlich.<\/p>\n

    Die Mikrogasturbine<\/em> wendet das aus dem Kraftwerkbau bekannte Prinzip der Gasturbine im Kleinmassstab an. Die Laufr\u00e4der (eine Turbine und ein Turboverdichter) sind vergleichbar gross wie der Turbolader eines Autos.<\/p>\n

    Mit Brennstoffzellen<\/em> kann chemische Energie, ohne Umweg \u00fcber mechanische Energie, direkt in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Umwandlung in Elektrizit\u00e4t ist somit nicht durch den Carnot-Wirkungsgrad begrenzt. Der Elektroanteil kann theoretisch h\u00f6her sein als beim BHKW.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Was ist WKK ? W\u00e4rme-Kraft-Kopplung ist die kombinierte Er\u00adzeu\u00adgung von Nutzw\u00e4rme und mechanischer Energie. In technischen wie in biologischen Systemen entsteht bei der Umwandlung chemischer Energie in me\u00adcha\u00adni\u00adsche Energie auch W\u00e4rme. Aus ther\u00admo\u00addy\u00adna\u00admi\u00adschen und konstruktiven Gr\u00fcnden kann bei der Ver\u00adbren\u00adnung nur rund 1\/3 der Brennstoffenergie in me\u00adcha\u00adni\u00adsche Energie umgewandelt werden. Wenn die restlichen 2\/3 W\u00e4rme […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-214","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-waermeerzeugung"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/214","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=214"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/214\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1166,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/214\/revisions\/1166"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=214"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=214"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/heizung-lueftung-elektrizitaet\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=214"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}