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