de.wedoany.com-Bericht: Weltweit haben zahlreiche Einrichtungen durch die Installation von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) ihre Energieeffizienz gesteigert und Kosten gespart. Ein typisches Beispiel ist die New York University (NYU). Als der Hurrikan Sandy 2012 weite Teile Lower Manhattans für fast eine Woche ohne Strom ließ, konnte der Washington Square Campus der Universität dank einer 2011 in Betrieb genommenen 13,4-Megawatt-KWK-Anlage die Strom- und Dampfproduktion aufrechterhalten – allein mit Erdgasversorgung, während das Umspannwerk von Con Edison (ConEd) überflutet und außer Betrieb war. Die Anlage hatte sich bereits vor dem Sturm amortisiert; laut NYU spart das System jährlich rund 5 Millionen US-Dollar an Energiekosten.
Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) steigert die Gesamteffizienz, indem sie die in konventionellen Kraftwerken ungenutzte Abwärme einfängt und nutzt. In den USA wandelt ein durchschnittliches fossil befeuertes Kraftwerk nur etwa ein Drittel des Brennstoffs in Strom um; die restliche Wärme geht über Kühltürme und Abgase verloren. Hinzu kommen Übertragungsverluste von 4 bis 5 Prozent auf dem Weg zum Verbraucher. KWK-Anlagen, die einen einzelnen Standort versorgen, nutzen die zurückgewonnene Wärme zur Erzeugung von Dampf, Warmwasser oder Prozesswärme. Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) berichtet, dass gut ausgelegte KWK-Anlagen einen Gesamtbrennstoffnutzungsgrad von 65 bis 80 Prozent erreichen können – im Vergleich zu etwa 50 Prozent bei einer Kombination aus Netzstrom und einem Heizkessel vor Ort.
Derzeit sind in den USA in über 4.000 Einrichtungen KWK-Anlagen mit einer installierten Leistung von rund 80 Gigawatt in Betrieb, die jährlich etwa 240 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen vermeiden. Dennoch macht KWK nur etwa 8 Prozent der gesamten Stromerzeugung in den USA aus, während dieser Anteil in Dänemark, Finnland und den Niederlanden bei 30 Prozent oder mehr liegt. Das US-Energieministerium (DOE) und die EPA schätzen, dass in US-Einrichtungen mit einem stabilen Wärme- und Stromlastprofil noch ein ungenutztes Potenzial von rund 130 Gigawatt besteht. Für Krankenhäuser, Universitätscampusse, Lebensmittelverarbeitungsbetriebe, Papierfabriken oder Fernwärmesysteme, die eine kontinuierliche Strom- und Wärmeversorgung benötigen, ist die Wirtschaftlichkeit von KWK-Systemen am höchsten. Ein einziges Erdgassystem kann den Bedarf eines Standorts mit einem einzigen Brennstoffstrom decken.
In Schwellenländern ist der Wert der KWK noch deutlicher. Die Internationale Finanz-Corporation (IFC) schätzt, dass Stromgeneratornutzer weltweit jährlich 28 bis 50 Milliarden US-Dollar für Diesel und Benzin für Notstromaggregate ausgeben; in Subsahara-Afrika wird etwa jeder fünfte Liter dieser Kraftstoffe in Notstromaggregaten verbraucht. Die IFC weist darauf hin, dass allein die Brennstoffkosten bei etwa 0,30 US-Dollar pro Kilowattstunde liegen, während die Netzstrompreise typischerweise zwischen 0,10 und 0,30 US-Dollar pro Kilowattstunde schwanken. In Märkten mit häufigen Stromausfällen vergleichen Industriekunden, die auf den Dauerbetrieb von Dieselgeneratoren angewiesen sind, die KWK faktisch mit Maschinen, die teuren Brennstoff verbrennen und nur Strom erzeugen – während ihre Heizkessel zusätzlichen Brennstoff für den Wärmebedarf benötigen.
Resilienz ist eine weitere wichtige Dimension der KWK. Für Einrichtungen, in denen Stromausfälle direkte personelle oder wirtschaftliche Kosten verursachen – wie Krankenhäuser – ist KWK nicht nur eine Effizienzinvestition, sondern auch eine Form der Versicherung. Das US-Energieministerium zählt 327 der 967 in den USA betriebenen Microgrids, die auf KWK basieren, was einer Kapazität von 2,56 Gigawatt entspricht, die unabhängig vom Hauptstromnetz arbeitet. Die Erfahrung der NYU während des Hurrikans Sandy verdeutlicht einen Wert, der in solchen Fallstudien selten erfasst und in der Projektfinanzierung selten bepreist wird.
KWK ist nicht für alle Szenarien geeignet. Einrichtungen mit schwankender oder geringer Wärmelast, die die zurückgewonnene Wärme nicht vollständig nutzen können, schwächen den Effizienzvorteil. Wenn die Elektrifizierung von Wärmeprozessen in Kombination mit erneuerbarem Strom langfristig bessere Emissionsergebnisse liefert, kann letztere die bessere Wahl sein. Bei ausreichenden technischen Voraussetzungen bestehen in der Regel drei Haupthindernisse: Erstens die Finanzierung – die Installationskosten für typische Hubkolbenmotoren und Gasturbinensysteme liegen zwischen 1.500 und 3.000 US-Dollar pro Kilowatt, was für Industriekunden oder Versorgungsunternehmen in Schwellenländern ohne langfristige Finanzierungsmöglichkeiten prohibitiv ist. Zweitens die Regulierung – in vielen Märkten sind die Netzeinspeisebedingungen unklar oder werden inkonsistent umgesetzt, sodass investitionswillige Einrichtungen monatelange Verhandlungen für eine Betriebsgenehmigung benötigen. Drittens der Betrieb und die Wartung – KWK-Systeme sind komplexer als Heizkessel oder Notstromaggregate und erfordern qualifiziertes Personal sowie zuverlässige Serviceverträge; in Märkten, in denen ein solches Ökosystem noch nicht etabliert ist, übersteigen die tatsächlichen Betriebskosten die nominalen Zahlen.
Für jedes Hindernis gibt es gezielte Gegenmaßnahmen. Mischfinanzierungen (einschließlich zinsgünstiger Darlehen, Garantien und grüner Anleihen) können die Lücke für Projekte schließen, die über den gesamten Lebenszyklus wirtschaftlich sind, aber derzeit nicht finanzierbar sind. Die Festlegung standardisierter Netzeinspeiseregeln durch die Regierung mit klaren Zeitplänen und transparenten technischen Standards kann die KWK-Einführung in der Regel beschleunigen. Leistungsverträge (bei denen Energiedienstleistungsunternehmen Systeme finanzieren, installieren und betreiben und im Gegenzug einen Teil der Energieeinsparungen erhalten) können das technische Risiko auf diejenigen übertragen, die es am besten managen können.
