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Etwas Physik
Wir wissen alle, dass man aus mechanischer oder elektrischer Energie leicht Wärme erzeugen kann: der Elektroherd ermöglicht das Kochen und Braten, im Winter können wir unsere Hände durch Reiben erwärmen und jede Fahrzeugbremse wird heiss. Der umgekehrte Prozess, aus Wärme mechanische (und daraus elektrische) Energie zu produzieren ist aber grundsätzlich nur mit beträchtlichen Verlusten möglich. Deutlich mehr als die Hälfte der primär eingesetzten Wärmeenergie muss an die Umwelt abgegeben werden und die Maschine kann (im theoretisch besten Fall) nur die Differenz aus der primär eingesetzten Wärmeenergie und der an die Umwelt abgegebenen Energie in mechanische Energie umsetzen. Dies ist ein Grundgesetz der Thermodynamik und es gilt für alle Maschinen oder Anlagen, die aus Wärme mechanische Energie erzeugen: bei einer Dampflokomotive entweicht der Grossteil der primären Energie als Abdampf durch den Kamin, bei einem Automotor als heisse Abgase durch den Auspuff, bei einem Kohle-, Gas- oder Nuklearkraftwerk als Dampf aus den Kühlturm oder als Kühlwasser in einen Fluss oder direkt ins Meer.
Der thermodynamische Wirkungsgrad - der Anteil der mechanischen Energie im Verhältnis zur eingesetzten Primärenergie (Wärmeinhalt des Brennstoffs) - ist bei den üblichen Anlagen schlecht: in einem Automotor nur ca. 20%, ein grosser Schiffdieselmotor oder ein Kohlekraftwerk erreicht ca. 40%, das heisst zwischen der Hälfte und drei Viertel der eingesetzten Primärenergie wird nutzlos an die Umwelt abgegeben.

Kogeneration, Wärme – Kraft – Kopplung
Die in den thermischen Kraftwerken in der Schweiz (dies sind vor allem die Nuklearkraftwerke) an die Umwelt abgegebene Wärme übertrifft die in der gesamten Heizölmenge enthaltenen Energie. Mit der Abwärme unserer thermischen Kraftwerke könnte man also einen wesentlichen Teil der schweizer Liegenschaften heizen, sie geht jedoch ungenutzt in die Umwelt. Eine im Zeitalter des Klima- und Umweltbewusstseins unglaubliche Verschwendung! Das Beispiel ist aus der Schweiz, es aber allgemein gültig: neben einem thermischen Kraftwerk sieht man die Kühltürme überall.

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Warum wird dieses riesige Potential nicht genutzt?
Die Antwort ist sehr einfach: Wärme lässt sich über grössere Distanzen nur mit viel Verlusten und zu grossen Kosten transportieren. Elektrizität ist aber mit wenigen Verlusten und über grosse Distanzen transportierbar. Daraus folgt nun aber direkt, dass, wenn man die Abwärme der thermischen Kraftwerke nicht zum Verbraucher transportieren kann, eine Stromerzeugung beim Verbraucher der Wärme ein grosses Einsparpotential an Primärenergie mit sich bringen muss. Dies ist die Basisidee der Kogeneration, auch bekannt unter "Wärme - Kraft - Kopplung". Praktisch bedeutet dies, dass die Kogenerationsanlagen beim Wärmeverbraucher installiert werden; sie sind deshalb viel kleiner als Grosskraftwerke.
Technisch ist eine Kogenerationsanlage sehr ähnlich einer Notstromguppe, wie sie in jedem Spital und in vielen Betrieben seit langem installiert ist. Ein mit Heizöl oder Gas betriebener Verbrennungsmotor ist an einen Generator zur Elektrizitätsproduktion gekoppelt. Im Gegensatz zu einer Notstromgruppe, zum Automotor und zu den thermischen Grosskraftwerken wird die in den Abgasen und im Kühlwasser enthaltene Wärmeenergie nicht einfach an die Umwelt abgegeben, sondern zur Raumheizung und für die Aufbereitung des Sanitärwarmwassers verwendet. Die Kogenerationsanlage wird in diesem Falle als Wärmequelle eingesetzt und nach dem Wärmebedarf der Liegenschaft gesteuert. Die produzierte elektrische Energie ist ein –natürlich sehr wertvolles – Abfallprodukt der Heizanlage und versorgt zunächst die Liegenschaft, der praktisch immer vorhandene Überschuss wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Da die Kogenerationsanlagen primär nach dem Wärmebedarf betrieben werden, ist auch ihre Elektrizitätsproduktion dominant im Winter und am Tag, zu den Zeiten also, in denen wir den grössten Bedarf an elektrischer Energie haben.
Kogenerationsanlagen sind für grosse Leistungen Sonderanlagen, für Ein- und Mehrfamilienhäuser aber als Serienprodukte auch unter der Bezeichnung Blockheizkraftwerk kommerziell erhältlich. Traditionell werden dabei Verbrennungsmotoren eingesetzt, Anlagen mit Stirlingmotoren und  mit Brennstoffzellen sind ebenfalls erhältlich. 

Mehr dazu ist unter www.waermekraftkopplung.ch und unter www.v3e.ch zu finden.