Welt im Wandel: Energiewende zur Nachhaltigkeit - WBGU

80 3 Technologien und nachhaltige Potenziale
Tabelle 3.3-1
Überblick über die technischen Daten von Systemen mit kompletter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Werte in Klammern sind
zukünftig erreichbare Maximalwerte des Stromnutzungsgrads. HKW Heizkraftwerk, BHKW Blockheizkraftwerk, GuD Gasund
Dampfkraftwerk, PAFC phosphorsaure Brennstoffzelle, PEMFC Brennstoffzelle mit Protonenaustauschermembran,
MCFC Schmelzkarbonatbrennstoffzelle, SOFC keramische Festoxidbrennstoffzelle.
Quelle: Nitsch, 2002 und WBGU
Technologien Leistung
[MW]
Elektrischer
Nutzungsgrad
[%]
strahlung) kann die KWK-Technologie eingesetzt
werden.
Im Siedlungsbereich reichen die Möglichkeiten
der KWK von der Versorgung von Ein- und Mehrfamilienhäusern
sowie von Büro- und Gewerbegebäuden
über Gebäudeensembles bis hin zu ganzen
Wohnsiedlungen und/oder Gewerbegebieten. Zusätzliche
Optionen der KWK ergeben sich durch die
effektivere Nutzung der vorhandenen Fernwärmeversorgungsnetze
und den Ersatz von Heizwerken
durch Heizkraftwerke.
In der Industrie steht die Modernisierung „traditioneller“
KWK im Vordergrund, z. B. der Ersatz von
Dampf- bzw. einfachen Gasturbinen durch Motor-,
GuD- und mittelfristig Brennstoffzellenanlagen,
aber auch die Ausweitung für Prozesswärmeerzeugung.
Insbesondere dezentrale KWK-Anlagen
(Motoren, Gas- und Mikrogasturbinen, Stirling-
Motoren, Brennstoffzellen) entwickeln sich technisch
und ökonomisch rasch weiter, so dass der
Anwendungsbereich für KWK ständig erweitert
wird.
Derzeit stellt die KWK in Deutschland 165 TWh
Wärme pro Jahr (11% des gesamten Wärmebedarfs)
und 72 TWh Strom pro Jahr (13% der Bruttostromerzeugung
mit einer Stromkennzahl von 0,43) bereit.
Sie vermeidet derzeit rund 30 Mio. t CO 2 pro Jahr
gegenüber getrennter Erzeugung von Elektrizität
und Wärme. Damit liegt Deutschland im Mittelfeld
europäischer Länder. Außereuropäisch ist die KWK
Stromkennzahl Technischer Status und Potenziale
Dampfturbinen-HKW 1–150 15–35 0,20–0,50 ausgereifte Technik
Gasturbinen-HKW 0,5–100 25–35 (40) 0,30–0,60 noch Entwicklungspotenziale
GuD-HKW 20–300 40–55 (60) 0,60–1,20 noch Entwicklungspotenziale
Motoren-BHKW
Ottomotoren
Dieselmotoren
0,005–20
0,005–1
0,05–20
25–45 (50)
25–37 (45)
35–45 (50)
0,40–1,00
0,40–0,80
0,60–1,00
eher gering verbreitet. Das theoretische Nutzungspotenzial
der KWK in Deutschland beläuft sich mit
etwa 500 TWh el Strom bzw. rund 110 GW el installierter
Leistung jedoch auf das Siebenfache des heutigen
Anteils und entspricht damit nahezu der gesamten
heutigen Stromerzeugung. Für diese Rechnung sind
ein deutlicher Rückgang des Nutzwärmebedarfs auf
ca. 60% des heutigen Niveaus und die weitere technologische
Entwicklung der KWK-Technologien mit
entsprechender Steigerung der mittleren Stromkennzahl
auf rund 1,0 angenommen worden (Nitsch,
2002). Bis 2030 kann von einem relativ sicher
umsetzbaren Gesamtpotenzial von rund 200 TWh
KWK-Strom pro Jahr und 280 TWh Nutzwärme pro
Jahr ausgegangen werden, also einer Verdreifachung
des heutigen Wertes bei einer mittleren Stromkennzahl
von 0,7. Dazu wären rund 20.000 MW el zusätzliche
KWK-Leistung erforderlich, wovon etwa zwei
Drittel auf dezentrale Anlagen (