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Arbeitsgruppe
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK):
Grundsatzpapier
zur Kraft-Wärme-Kopplung in Deutschland - Verabschiedete Endfassung
vom 01.09.2000:
Vorbemerkung:
Dieses Arbeitspapier soll Eckwerte zum Bestand und zum Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung
in Deutschland präzisieren.
Es wurde erstellt
und wird getragen von der Arbeitsgruppe KWK, bestehend aus
- VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer
- VKU Verband Kommunaler Unternehmen
- BUND Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschlands
- FG-BHKW Fördergemeinschaft Blockheizkraftwerke
- E5 European Business Council for a Sustainable Energy Future
- VIK Verband der Industriellen Energie- und Kraftwirtschaft
- AGFW Arbeitsgemeinschaft Fernwärme
- IPPs Independent Power Producers/Contractoren
1. Was ist
KWK?
Kraft-Wärme-Kopplung ist die gleichzeitige Umwandlung von eingesetzter
Energie in elektrische (oder mechanische) Energie und in Wärme, die
zur energetischen Nutzung bestimmt ist (Nutzwärme). Als in Kraft-Wärme-Kopplung
erzeugte Elektrizität gilt gemäß derzeitiger Definition
(1) die
Netto-Elektrizitätserzeugung der Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, deren
jährliche Netto-Netzeinspeisung von elektrischer Energie und von zur
energetischen Nutzung bestimmten Wärmeenergie mindestens 70 vom Hundert
jährlich eingesetzten Brennstoffenergie (unterer Heizwert) beträgt oder
(2) bei
Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen mit einer jährlichen Brennstoffausnutzung
unter 70 vom Hundert das Produkt aus der zur energetischen Nutzung bestimmten
Wärmenetzeinspeisung und der Stromkennzahl; die Stromkennzahl ist das
Verhältnis der Erzeugung von elektrischer Energie zu Nutzwärme bei Volllast
und bei der anlagenspezifisch maximal möglichen Wärmeauskopplung.
2. Bestand der
KWK
KWK hat sich seit Beginn des Jahrhunderts in Deutschland stetig weiter
entwickelt und umfasst heute mehrere tausend Anlagen mit
- Dampfturbinen/Dampfmotoren
- Gasturbinen
- Verbrennungsmotoren
in elektrischen Leistungsbereichen von wenigen kW bis über hundert MW.
Künftig kommen auch Brennstoffzellen hinzu, von denen es erst einige
Demonstrationsanlagen gibt.
Bild
1 zeigt die Größenordnungen der Stromerzeugung aus KWK im Jahr 1998.
3. Situation
der KWK im Jahr 2000
In der Folge der Liberalisierung des Strommarktes ist die KWK in eine
bedrohliche Zwangslage geraten.
- Die Auftragsvergabe
für den Zubau von neuen KWK-Anlagen ist im Laufe des Jahres 1999 quasi
zum Stillstand gekommen
- Der Bestand der KWK bröckelt sehr stark ab durch Stilllegung vorhandener
Anlagen
- Diese Stillegungen kumulierten sich 1999/2000 in einer Größenordnung
von über 200 MWel/Monat, d. h. über 2.400 MWel/Jahr.
Dieser Fadenriss
betrifft alle Größenordnungen, Bauformen, Einsatzbereiche der KWK. Grund
sind die in der deutschen Liberalisierung des Strommarktes überraschend
auf ein Dumping-Preisniveau gefallenen Strombezugskonditionen für Großabnehmer,
die nur noch mit abgeschriebenen Altanlagen in Grenzkostenbetrachtungen
erreicht werden können (siehe Bild 2).
Entsprechend sind
auch alle modernen KWK-Anlagen betriebswirtschaftlich notleidend geworden,
die in den vergangenen zehn Jahren entwickelt, realisiert und zum Teil
gefördert wurden.
4. Situation
der KWK in Europa
Alle EU-Länder unterstützen die EU-Zielsetzung (Bericht der Kommission
1997 mit Billigung des EU-Minsterrates) einer Verdoppelung der KWK-Stromerzeugung
bis 2010.
Im Quervergleich
der EU-Länder stagniert der KWK-Anteil in Deutschland, während viele
EU-Nachbarn in den letzten Jahren deutliches KWK-Wachstum registrierten
(Bild 3).
5. Umweltbilanz
der KWK
Die KWK ist das energie- und umweltmäßig effizienteste Instrument, über
das die Energiewirtschaft verfügt.
Im Vergleich zur
getrennten Erzeugung von Strom und Wärme in modernsten Kraftwerken und
Heizkesseln lassen sich durch Umwandlung des gleichen Brennstoffes in
KWK 10 bis 20 % an Energie oder CO2 einsparen. In der Praxis verdrängen
neue KWK-Anlagen jedoch keinen Strom aus neuen Kraftwerken, sondern
aus deutlich weniger effizienten alten Anlagen mit CO2-intensiveren
Brennstoffen.
Im Ist-Zustand
2000 trägt die KWK mit ca. 30 Mio t/a zur CO2-Minderung und Umweltentlastung
bei (siehe z. B. AGFW-Vorstudie).
Im Quervergleich
mit anderen Maßnahmen zur Erreichung der CO2-Minderungsziele hat die
KWK einen dominanten Stellenwert (siehe Bild
4 der interministeriellen Arbeitsgruppe 1997)).
6. Wachstumspotentiale
der KWK in Deutschland
KWK-Zuwachs in Deutschland ist in den nächsten Jahren insbesondere in
drei Bereichen möglich:
- Zuwachs von
KWK zu vorhandenen zentral erschlossenen Wärmeverbauchern, die allein
im Heizwerksbetrieb versorgt werden; dies betrifft über 1.300 Heizwerke
und Kesselhäuser im kommunalen und industriellen Bereich mit Wärmehöchstlasten
über ca. 3 MW, bei denen eine KWK-Anlage in der Grundlast Benutzungsdauern
über 4.000 h/a erreichen kann. Hierdurch ist ein Zuwachs von ca. 50
% des derzeitigen KWK-Bestandes ohne Aufbau neuer Netze möglich
- Erhöhung der
Stromkennzahl von vorhandenen KWK-Anlagen, wobei mit moderner Technik
die Stromkennzahl von heute ca. 0,3 (bundesdeutscher Durchschnitt)
auf Werte von 0,5 bis über 1 erhöht werden kann - insbesondere durch
den Einsatz von Motoren und Gasturbinen, vor allem aber auch die Vorschaltung
von Gasturbinen vor vorhandene Dampfturbinenprozesse. Hierdurch kann
der KWK-Bestand mindestens verdoppelt, im günstigsten Fall auch verdreifacht
werden
- Aufbau von
Nahwärme-Inseln in der kommunalen Versorgung, im Gewerbe, öffentlichen
Einrichtungen, Verwaltungen und im Wohnbereich, wo auch Kleinanlagen
wirtschaftliche Einsatzfelder finden.
Aus diesen drei
Bereichen ist auch ohne aufwendigen Aufbau neuer Wärmenetze ein Ausbau
der KWK auf das Mehrfache des Standes von 1998 möglich.
Beispiele europäischer
Nachbarländer belegen die Ausbaumöglichkeit in diese Größenordnungen,
sofern die betriebswirtschaftlichen Rahmenbedingungen gegeben (Bild
5) und gesichert sind.
In Deutschland
würde allein eine Verdoppelung bis zum Jahr 2010 bedeuten:
- Erfüllung der
Zielvorgaben der EU-Kommission/des Ministerrates
- > 26 % des
gesamten Stromaufkommens aus KWK (ca. 140 GWh/a bei 32000 MWel)
- über
50 Mio t/a ersparter CO2-Emissionen
- Gesamtinvestitionen
von über 25 Mrd DM für den erforderlichen Zubau
- Konjunkturpolitische
Impulse im zukunftsorientierten Strukturwandel der Energiewirtschaft
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