KWK

KWK ist die gleichzeitige Erzeugung von zwei Energieformen aus einer einzigen Energiequelle, normalerweise Wärme und Strom. Herkömmliche Erzeugungssysteme erzeugen nur Wärme oder Strom durch Verbrennen eines Brennstoffs. Das Verbrennen von Kraftstoff erzeugt viel Wärme und die Abgase können heißer als 932 ° C sein. Traditionell wird diese „Abwärme“ zur Entsorgung in die Umwelt abgegeben. KWK-Anlagen erfassen einen Teil dieser Abwärme und erzeugen daraus Dampf oder mehr Strom. Beide Systeme setzen die gleiche Energiemenge frei, aber die Kraft-Wärme-Kopplung erhält mehr Endnutzung aus dieser Energie.

KWK ist in einigen europäischen Ländern wie Dänemark und Italien, wo die Brennstoffkosten besonders hoch sind, weit verbreitet. In den Vereinigten Staaten, wo die Brennstoffkosten relativ gering sind, produzierte die Kraft-Wärme-Kopplung bis 8 etwa 2006% der Stromversorgung. Einige Forscher schätzen, dass, wenn alle großen US-Industrieanlagen KWK-Technologie verwenden würden, genügend Energieerzeugungskapazität vorhanden wäre, um bis 2020 zu bestehen ohne neue Kraftwerke zu bauen.

Warum Kraft-Wärme-Kopplung?

Es gibt mehrere Gründe, warum KWK eine vorteilhafte Technologie ist. Die Kraft-Wärme-Kopplung ist eine hervorragende Methode zur Verbesserung der Energieeffizienz, die sich positiv auf die Umwelt und die Wirtschaft auswirkt. Es spart auch Zeit, um neue Energiequellen zu finden, und ist ein zuverlässiger, gut verstandener Prozess.

Der wichtigste ökologische Grund für die Kraft-Wärme-Kopplung ist, dass große Mengen wertvoller, nicht erneuerbarer Ressourcen durch ineffiziente Nutzung verschwendet werden. In den Vereinigten Staaten beispielsweise erzeugen nur 16% der für industrielle Prozesse verwendeten Energie nützliche Energie oder Produkte. Etwa 41% des Abfalls sind unvermeidlich, da bei jeder Energieumwandlung immer etwas Energie verloren geht. 43% der verschwendeten Energie könnten jedoch möglicherweise in einem energieeffizienteren Prozess verwendet werden. Die Kraft-Wärme-Kopplung ist eine hervorragende Möglichkeit, die Energieeffizienz zu steigern, wodurch sowohl die Umweltbelastung als auch die Betriebskosten gesenkt werden.

Ein weiterer Vorteil der Kraft-Wärme-Kopplung besteht darin, dass es sich um eine Standardtechnologie handelt. Es wird seit über einem Jahrhundert in einigen Formen verwendet und daher wurden die meisten technischen Probleme gelöst. Da KWK eine zuverlässige und bewährte Technologie ist, treten im Vergleich zu neuen, nicht getesteten Technologien weniger Installations- und Betriebsprobleme auf.

Geschichte der Kraft-Wärme-Kopplung

Zu Beginn des 1940. Jahrhunderts war Dampf die Hauptquelle für mechanische Kraft. Als der Strom jedoch kontrollierbarer wurde, erkannten viele kleine „Kraftwerke“, die Dampf produzierten, dass sie auch Strom produzieren und nutzen konnten, und sie passten ihre Systeme an, um sowohl Dampf als auch Strom zu erzeugen. Von 1970 bis XNUMX entwickelte sich dann das Konzept eines zentralen Elektrizitätsversorgungsunternehmens, das die Umgebung mit Strom versorgte. Große Versorgungsunternehmen wurden schnell zu zuverlässigen, relativ kostengünstigen Stromquellen, sodass die kleinen Kraftwerke ihre Kraft-Wärme-Kopplung einstellten und ihren Strom von den Versorgungsunternehmen kauften.

In den späten 1960er und frühen 1970er Jahren begann sich das Interesse an Kraft-Wärme-Kopplung wieder zu beleben, und in den späten 1970er Jahren wurde die Notwendigkeit deutlich, Energieressourcen zu schonen. In den Vereinigten Staaten wurden Gesetze verabschiedet, um die Entwicklung von KWK-Anlagen zu fördern. Insbesondere das Gesetz über die Regulierungspolitik für öffentliche Versorgungsunternehmen (PURPA) von 1978 förderte diese Technologie, indem es Kraft-Wärme-Kopplern ermöglichte, sich mit dem Versorgungsnetz zu verbinden, um Strom zu kaufen und zu verkaufen. Mit PURPA konnten Kraft-Wärme-Koppler in Zeiten des Mangels Strom von Versorgungsunternehmen zu fairen Preisen kaufen und gleichzeitig ihren Strom auf der Grundlage der Kosten verkaufen, die der Versorger für die Erzeugung dieses Stroms gezahlt hätte, den sogenannten „vermiedenen Kosten“. Diese Bedingungen haben zu einem raschen Anstieg der KWK-Kapazität in den Vereinigten Staaten geführt.

In Europa gab es wenig staatliche Unterstützung, da KWK nicht als neue Technologie angesehen wird und daher nicht unter „Thermie“, das Energieprogramm der Europäischen Gemeinschaft (EG), fällt. Unter Thermie werden 40% der Kosten für Kapitalprojekte von der EG-Regierung übernommen. Einige einzelne europäische Länder wie Dänemark und Italien haben jedoch separate Energiepolitiken verabschiedet. In Dänemark werden 27.5% ihres Stroms durch KWK erzeugt, und alle zukünftigen Energieprojekte müssen KWK oder irgendeine Form von alternativer Energie beinhalten. In Italien werden zinsgünstige Darlehen zur Deckung von bis zu 30% der Kosten für den Bau neuer KWK-Anlagen gewährt.

Hindernisse für die Kraft-Wärme-Kopplung

Es gibt mehrere Hindernisse für die groß angelegte Umsetzung der Kraft-Wärme-Kopplung. Obwohl die Betriebskosten von KWK-Anlagen relativ gering sind, sind die Anschaffungskosten für Ausrüstung und Installation relativ hoch. Auch multinationale Ölunternehmen und zentrale Versorgungsunternehmen haben in vielen Ländern einen erheblichen politischen Einfluss. Diese Unternehmen betonen ihre eigenen kurzfristigen Gewinne gegenüber den langfristigen Umweltkosten einer ineffizienten Nutzung nicht erneuerbarer Ressourcen. Weitere Hindernisse für die Kraft-Wärme-Kopplung sind die fälschlicherweise gedrückten Kosten fossiler Brennstoffe im Verhältnis zu ihren tatsächlichen, längerfristigen Kosten und der künftigen Knappheit. In einer Welt mit reichlich vorhandener, scheinbar billiger Energie gibt es wenig

Schlüsselbegriffe

Vermeidete Kosten - Nach PURPA der Preis, den das Versorgungsunternehmen zahlen muss, um Strom von einem KWK-Unternehmen zu kaufen. Es wird berechnet als der Betrag, den der Versorger gezahlt hätte, wenn der Versorger den Strom selbst erzeugt hätte.

Gesetz über die Regulierungspolitik für öffentliche Versorgungsunternehmen (PURPA) - Bundesgesetzgebung der Vereinigten Staaten, die die Entwicklung von KWK-Anlagen fördern soll.

Abwärme- Wärme, die beim Verbrennen von Brennstoffen freigesetzt wird, wird verbrannt, aber nicht genutzt.

Anreiz, Kraftstoff mit Bedacht einzusetzen. Darüber hinaus kann die nationale Energiepolitik enorme Auswirkungen haben, wie die Thermie-Politik der EG, die die Kraft-Wärme-Kopplung nicht unterstützt, und die jüngsten Kürzungen in der US-Energieeinsparungspolitik und -forschung, deren Auswirkungen noch abzuwarten sind.

In den Vereinigten Staaten wird ein Großteil des Energieforschungsdollars für die Entwicklung neuer Energiequellen verwendet, obwohl die meisten aktuellen Energiequellen des Landes aufgrund ineffizienter Nutzung verschwendet werden. Als weltweit größter Energieverbraucher (und -verschwender) haben die Vereinigten Staaten einen erheblichen Einfluss auf die weltweite Umweltverschmutzung und setzen auch anderen einen technologischen Vorsprung. Einige argumentieren daher, dass es eine besondere Verantwortung hat, seine Ressourcen effizient zu nutzen. Darüber hinaus argumentieren viele Energieexperten, dass eine effizientere Endnutzung genutzt werden kann, um die Gewinne für Unternehmen erheblich zu steigern und die Kosten für die Verbraucher zu senken.

Aktuelle Forschung

Aktuelle KWK-Forschung untersucht Möglichkeiten zur Verbesserung alter Technologien. Eine Verbesserung betrifft Gasturbinen mit Dampfinjektion, die die elektrische Ausgangsleistung der Turbinen und damit die Energieeffizienz der Kraft-Wärme-Kopplung erhöhen würden. Weitere Verbesserungen machen die Kraft-Wärme-Kopplung für kleinere Anlagen praktikabler. Derzeit ist diese Technologie nur in größeren Anlagen möglich. Kleinere KWK-Anlagen würden eine breitere Anwendung dieser energieeffizienten Technologie ermöglichen.