Kraft-Wärme-Kopplung – das Schweizer Taschenmesser der Energieerzeugung

Der Name legt es nahe: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) vereint zwei Technologien in einer. KWK-Anlagen erzeugen mechanische Energie, aus der Strom erzeugt wird und gleichzeitig nutzbare Wärme – sie sind damit eine Art Universalwerkzeug. Als regelbare Erzeuger können KWK-Anlagen einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten, indem sie in Zeiten von wenig Wind und Sonne vermehrt Strom und Wärme produzieren, während umgekehrt in Überschusssituationen der erneuerbare Strom aus dem System genommen und direkt in Wärme umgewandelt wird. Die aktuell vorgesehenen rechtlichen Anpassungen im Rahmen des Kohleausstiegsgesetzes der Bundesregierung reichen jedoch nicht aus, um die Rolle der KWK im zukünftigen dekarbonisierten Energiesystem zu stärken. Nur eine umfassende Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplung-Gesetzes kann Rahmenbedingungen setzen, in denen die Technologie ihr volles Potenzial entfalten kann. 

 
Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ist einfach: Die KWK-Anlage produziert Strom, die dabei entstehende Wärme kann beispielsweise zum Heizen von Gebäuden oder für industrielle Prozesse genutzt werden. Die Vorteile der KWK liegen in einem verringerten Brennstoffeinsatz sowie dem daraus resultierenden niedrigeren Schadstoffausstoß. Systembedingt erzielen KWK-Anlagen Nutzungsgrade von bis zu 90 % der eingesetzten Energie. KWK steht dabei nicht für DIE eine Technologie, sondern für eine Vielzahl technischer Lösungen, die in unterschiedlichen Umgebungen und mit unterschiedlichen Energieträgern eingesetzt werden können. 

Strom und Wärme bedarfsgerecht bereitstellen

An Bedeutung gewinnen zunehmend kleine bis mittelgroße KWK-Anlagen in einer Größenordnung zwischen 1kWel (Nano-KWK) bis hin zu 50kWel (Mini-KWK), sowie größere Blockheizkraftwerke (BHKW) auf Basis von Verbrennungsmotoren mit Größen von bis zu 10 MW. Gasturbinen finden sich insbesondere in den Größen über 5 MW, sie können verbrauchernah Gewerbe, öffentliche Einrichtungen wie Schulen oder Schwimmbäder sowie Quartiere aber auch größere Haushalte versorgen. Strom und Wärme werden dabei vor Ort genutzt, wobei der erzeugte Strom auch ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Digitale Technologien machen es möglich, dass vernetzte KWK - angepasst an Verbraucherwünsche – Wärme und Strom passend zu den jeweils geltenden Bedingungen im Strommarkt und im Netz bereitstellen. 

Während die Wärmeversorgung bei BHKWs auf ein bestimmtes Objekt oder auf die nähere Umgebung beschränkt ist, dienen größere KWK-Anlagen mit einer Kapazität ab etwa 10 MWel der großräumigen Fernwärme-Versorgung oder zur Erzeugung von Prozesswärme in der Industrie. Zum Einsatz kommen hier hauptsächlich Gasturbinen-Kraftwerke, Dampfkraftwerke, sowie Verbrennungsmotoren. Industrielle KWK werden zum Beispiel in Industrieparks eingesetzt, wo Strom und Wärme über eigene Netze oder über das öffentliche Verteilnetz an Dritte geliefert werden.    

Rechtliche Rahmenbedingungen und notwendige Novellierung

Grundlage für die Regelungen zu Einspeisung und Vergütung des Stroms aus KWK-Anlagen ist seit dem Jahr 2002 insbesondere das Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG). 2009 wurde in einer Novellierung erstmals eine deutliche Ausweitung der Förderung für „hocheffiziente“ KWK-Anlagen umgesetzt. In der Novellierung von 2016 wurde dann mit der Einführung von Ausschreibungen für die Förderung von KWK-Anlagen zwischen 1 und 50 Megawatt sowie für innovative KWK-Systeme, die einen hohen Anteil von Wärme aus Erneuerbaren Energien nutzen, wichtige Änderungen vorgenommen. Die halbjährigen Ausschreibungen erfolgen durch die Bundesnetzagentur und wurden erstmals im Dezember 2017 realisiert. 

Im Rahmen der aktuellen Klimaschutzgesetzgebung sprach die Bundesregierung der KWK große Bedeutung zu. Geplant war es, das KWKG umfassend zu modernisieren sowie Wärmenetze und -speicher auszubauen und zunehmend auf Erneuerbare Energien umzustellen. Im Zuge des Kohleausstiegsgesetzes werden nun allerdings nur wenige Aspekte geregelt. Die Bundesregierung hat sich selbst das Ziel gesteckt, einen Zubau von rund 1.700 MW KWK pro Jahr zu erreichen, Basis sind Berechnungen aus dem „Monitoringbericht zur Versorgungssicherheit“ des Bundeswirtschaftsministeriums, der im Sommer 2019 veröffentlicht wurde. Aus Sicht von innogy reichen die vorgenommenen Änderungen im Rahmen des Kohleausstiegsgesetzes nicht aus, um die genannten Ziele zu erreichen. So sehen die Änderungen u. a. zwar eine Verlängerung der Förderung für KWK-Anlagen bis 2029 vor, für Anlagen bis einschließlich 50 MW gilt dies jedoch nur unter dem Vorbehalt einer Novellierung ab 2026. Die Planungssicherheit wird durch diese Revisionsmöglichkeit wieder deutlich reduziert. Kritsch zu bemerken ist außerdem, dass keine Veränderungen hinsichtlich der Ausschreibungsvolumina vorgesehen sind und demnach mit einem konstanten Zubau von 200 MW p. a. geplant wird. Für die Erreichung der angegebenen Zubauziele müssten auch hier Anpassungen, d. h. eine Erhöhung der Ausschreibungsmengen, vorgenommen werden.

Den Einsatz von Erneuerbaren anreizen

Um den Umstieg von Kohle- auf Gas-KWK zu fördern, braucht es entsprechende Anreize. Bisher wurde dafür ein Kohleersatzbonus in Höhe von 0,6 ct/kWh für 30.000 Stunden gewährt, der nun durch eine einmalige Kapazitätszahlung von 180 €/kW ersetzt werden soll. In der vorgeschlagenen Form stellt diese neue Regelung jedoch – abgesehen von minimalen Zinseffekten – keine Verbesserung der Umstellung von Kohle auf Gas und/oder innovative KWK dar. Der Fokus des Umstiegs weg von Kohle sollte in der Förderung der iKWK, dem Einsatz Erneuerbarer Energien und ggf. Wärmespeicherung liegen. Positiv zu sehen ist der neu eingeführte Bonus für innovative KWK, der in Abhängigkeit vom Anteil Erneuerbarer Energien für KWK-Anlagen außerhalb der Ausschreibung gezahlt werden soll. Die beabsichtigte Änderung ist deutlich flexibler als die bisherige mit festen Mindesteinträgen Erneuerbarer Energien. Es bleibt jedoch abzuwarten, inwieweit der Bonus ausreicht, die iKWK-Ziele zu erreichen. 

Darüber hinaus wird mit der CO2-Abgabe ganz erheblich in die Brennstoffkosten der KWK eingegriffen. Die ab 2021 geltende CO2-Bepreisung verschlechtert die wettbewerbliche Situation der KWK spürbar. Deshalb ist es zwingend notwendig, dass entsprechend dieser neuen Rahmenbedingung das gesamte Fördersystem angepasst wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass KWK einen Beitrag zur notwendigen Flexibilisierung sowie Dekarbonisierung des gesamten Energieversorgungssystems leisten kann. Dafür braucht es jedoch geeignete Rahmenbedingungen. Die im Kohleausstiegsgesetz vorgenommenen Änderungen zeigen gute erste Elemente, diese reichen jedoch nicht aus, um die vorgegebenen Ziele zu erreichen. Eine grundlegende Novellierung bleibt deshalb unabdingbar. 

Was aus unserer Sicht helfen würde:

  • Verlängerung der KWK-Förderung bis Ende 2029 – ohne Revisionsklausel 2026 

  • Festlegung eines dem Versorgungssicherheits-Monitoring entsprechenden Ziels zum Ausbau der KWK mit Anpassung der Ausschreibungsvolumina

  • Anhebung der Grundfördersätze und des Kohleersatzbonus

  • Gezielte Förderung der Nutzung von Erneuerbarer Wärme und Abwärme in KWK-/Wärme-System (iKWK)

Ihr innogy Politik-Team

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Die veränderte Rolle der KWK für die Energiewende

Die Energiewende wurde in den vergangenen Jahren vor allem im Stromsektor vorangetrieben. Zur Erreichung der klimapolitischen Ziele sind jedoch auch strukturelle Änderungen im Wärmemarkt unerlässlich. In einem Energiesystem, das zunehmend durch Erneuerbare Energien bestimmt ist, müssen Anlagen auf schwankende Erzeugung durch Wind- und Solarenergie reagieren, um auch bei volatiler Erneuerbaren-Einspeisung Versorgungssicherheit zu gewährleisten. KWK-Anlagen können hier als regelbare Erzeuger eine zentrale Rolle spielen, wenn sie gezielt lastabhängig und komplementär zu den Erneuerbaren einspeisen.  

Flexible moderne KWK kann in Zeiten niedriger Last und hoher Erneuerbaren-Erzeugung die Stromproduktion einstellen oder gar Strom mittels Power-to-Heat in einen Wärmespeicher oder in ein Fernwärmenetz überführen. So kann beispielsweise in Zeiten von Windflauten vermehrt Strom produziert werden, während mittels gedrosselter Stromproduktion Überschüsse aus Erneuerbaren Energien aufgefangen werden können. Die Digitalisierung macht einen flexiblen Einsatz von KWK-Anlagen möglich, der helfen kann, Netzausbau zu vermeiden und einen effizienten und sicheren dezentralen Netzbetrieb unterstützt. Gleichzeitig kann KWK zur Dekarbonisierung beitragen, denn sie wird künftig vermehrt auf Erneuerbaren Energieträgern basieren oder durch diese ergänzt werden. Die Kombination einer flexiblen KWK-Anlage mit erneuerbarer Wärme, beispielsweise aus Solarthermie oder aus einer Wärmepumpe, wird als innovative KWK bezeichnet (iKWK). 

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