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Unternehmen Kraft-Wärme-Kopplung oder: Wie wir aus Energie mehr Energie machen.
Unt
erne
hmen
Kraft-Wärme-Kopplungoder: Wie wir aus Energie mehr Energie machen.
Impressum
Herausgeber: RheinEnergie AG
Konzept, Kreation: RheinEnergie AG Unternehmenskommunikation, Content Company – Agentur für Kommunikation GmbH, Köln
Druck: Barz & Beienburg GmbH, Köln
028/01.2012/2.000/1
Bildnachweise: Archiv RheinEnergie, transparent tv Hacky Hagemeyer, Fotografie Joachim Rieger, Birgitta Petershagen Fotografie, kickers/iStockphoto.com, dlyettefi/ iStockphoto.com, IakovKalinin/iStockphoto.com
96,2Prozent der Fernwärme wurden mit Kraft-
Wärme-Kopplung erzeugt.
6,007Milliarden Kilowattstunden Strom, Wärme
und Dampf lieferten die vier Heizkraftwerke
im Jahr 2010.
1.880Megawatt Maximal-Leistung bieten die vier größten
Heizkraftwerke der RheinEnergie, die Strom
und Wärme gleichzeitig produzieren.
Saubere Energie für Köln und die Region: Die RheinEnergie setzt auf erneuerbare Quellen ebenso wie auf effiziente Techniken.
Einleitung
Das Klima schützen und die Energie effizient nutzen – darin sieht die RheinEnergie
ihre Verantwortung für eine zukunftsfähige Energieversorgung in und um Köln. In
Zeiten der Energiewende bedeutet dies, jede intelligente Technik, jeden klugen Weg
zu mehr Klimaschutz, mehr Energieeffizienz zu nutzen. Und dabei gleichzeitig den
Menschen in der Region bezahlbare und sichere Energie zu liefern. So startete die
RheinEnergie bereits 2007 das Klimaschutzprogramm „Energie & Klima 2020“ mit dem
Ziel, dauerhaft bis zu 150.000 Tonnen CO2 pro Jahr zusätzlich einzusparen. Ein Weg
dorthin führt über mehr Energieeffizienz durch Kraft-Wärme-Kopplung (kurz: KWK).
Die KWK-Technik ist eine tragende Säule der regionalen Klimaschutzbestrebungen
der RheinEnergie.
Das Prinzip dieses Verfahrens ist ebenso intelligent wie bewährt: Die eingesetz-
te Energie wird doppelt genutzt, um Verluste zu minimieren. Die Wärme, die bei der
Stromerzeugung entsteht, dient gleichzeitig zum Heizen oder für die Warmwasserbe-
reitung in Industrie und privaten Haushalten. Besonders effizient wird Kraft-Wärme-
Kopplung durch den Einsatz von modernen Gas- und Dampfturbinenanlagen. Denn
sie nutzen fossile Ressourcen wie Erdgas und Bioenergie fast vollständig aus.
Damit bildet KWK das solide Rückgrat für den Umstieg auf erneuerbare Energie.
Natürlich investiert die RheinEnergie gleichzeitig in regenerative Techniken – im
Großen wie im Kleinen. Ob Windparks in Norddeutschland oder Solarfelder in Süd-
spanien – das Unternehmen beteiligt sich an Großprojekten ebenso wie an zahlreichen
regionalen Kleinanlagen im Bereich erneuerbarer Energie. In und um Köln entstehen
auf immer mehr Dächern Photovoltaikanlagen, im Umland sorgen Biogasanlagen für
sauberen Strom und Wärme. Und die hochmodernen Heizkraftwerke stehen immer
bereit, wenn Wind und Sonne einmal nicht verfügbar sind oder leistungsfähige
Netze fehlen. Lesen Sie in dieser Broschüre über die Vorteile der Kraft-Wärme-
Kopplung und das RheinEnergie-Engagement.
Intelligente Technik
konsequent nutzen
Erneuerbare Energie
weiter ausbauen
Imposante Technik: In Köln-Niehl nutzt eine moderne Gas- und Dampfturbinenanlage die eingesetzte Energie besonders effizient.
Technik mit Zukunft:Kraft-Wärme-Kopplung
In der Energiestrategie der Zukunft spielt Kraft-Wärme-
Kopplung eine tragende Rolle. Hocheffizient und klima-
schonend ist sie vorhanden, wenn Wind und Sonne rar sind.
Das Ziel für die Energie von morgen ist klar gesteckt. Raus aus der Atomkraft, hinein
in das Zeitalter der erneuerbaren Energie. Bis 2020, so die Bundesregierung, soll die
Stromerzeugung zu mindestens 35 Prozent aus Wind, Sonne, Wasser, Biomasse und
Erdwärme erfolgen. Gleichzeitig werden bis dahin fast alle Atomkraftwerke vom Netz
genommen.
Moderne Heizkraftwerke – vor allem Gas- und Dampfturbinenanlagen – bilden das
solide Rückgrat für den Umbau der Energielandschaft und für eine sichere Energie-
versorgung. Sie sind flexibel, nutzen Erd- und auch Biogas am effizientesten und
erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme. Mit dem Einsatz dieser Technik lassen sich
Kapazitäten aus der Atomkraft bereits heute klimaschonend ersetzen. Auch im Zeitalter
der Wind- und Sonnenenergie wird KWK unverzichtbar bleiben: Denn die hochmoder-
nen Anlagen ergänzen zuverlässig die Kraft aus der Natur immer dann, wenn deren
Erträge schwanken. Wenn der Wind also nicht weht, die Sonne nicht scheint, Strom
und Wärme aber benötigt werden, lassen sich die – zumeist erdgasbetriebenen –
KWK-Anlagen schnell zuschalten. So sichern sie die Energieversorgung, bis die Kraft
aus den Erneuerbaren wieder zur Verfügung steht.
Flexible Ergänzung zu
erneuerbarer Energie
Effizienz auf Weltniveau: Im Heizkraftwerk Niehl II produziert die RheinEnergie klimaschonend Fernwärme.
Ein starkes Duo:Strom und Wärme
Aus Prinzip intelligent: Wer Strom herstellt, erzeugt
Wärme. Und diese nutzt die RheinEnergie dank
Kraft-Wärme-Kop plung in ihren bewährten Gas- und
Dampfturbinenanla gen schon heute.
Manchmal sind es eben doch alte Tugenden, die moderne Technik beflügeln:
Warum etwas wegwerfen, wenn man es gut gebrauchen kann? Und dabei noch das
Klima schont? Das gilt auch für die Kraft-Wärme-Kopplung. Bei der Stromerzeugung
entsteht Abwärme, die in konventionellen Kraftwerken einfach verpufft. Anders bei den
Anlagen der RheinEnergie: Dank Kraft-Wärme-Kopplung kann der Energieversorger
bereits heute bis zu 250.000 Haushalte in Köln mit Fernwärme versorgen. Das spart
Ressourcen. Aus einem Energieträger, meistens Erdgas, entsteht zweimal Energie – und
das hocheffizient. Jochen Röhler, Kraftwerksleiter des Energieversorgers, formuliert es
so: „Mit der Chance, neben Strom gleichzeitig auch Wärme zu erzeugen, nutzen wir
modernste Technik zum Wohl unserer Kunden und der Umwelt.“
Immer im Kreis herum: Kraft-Wärme-Kopplung nutzt auch die
heißen Abgase, um das Heizwasser für Köln zu erhitzen
Und so funktioniert es: Dick eingepackt gegen Wärmeverlust, treibt eine Gasturbine
den Generator zur Stromerzeugung an. Die Abgase aus der Gasturbine sind immer
noch mehrere hundert Grad heiß. In einem Kessel mit Tausenden von Rohren ver-
wandeln sie Wasser zu Wasserdampf.
Wärme nutzen,
Ressourcen sparen
„Faszinierende Technik: Mensch und Umwelt profi-tieren“, sagt Kraftwerksleiter Jochen Röhler.
100 %Energie-träger
Herkömmliches Kraftwerk zur Stromerzeugung
Stromkraftwerk
62 % Verlust
38 % Strom
100 %Energie-träger
Heizkraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung
Heizkraftwerk
13 % Verlust 50 % Strom
37 % Wärme
Der Dampf treibt eine Dampfturbine an, die wiederum über einen Generator Strom
erzeugt. Ein Teil des Dampfes wird entnommen und erhitzt über einen Wärmetauscher
den angeschlossenen Heizwasserkreis. Das erwärmte Wasser fließt von dort durch die
unterirdischen Fernwärmeleitungen direkt in die Kölner Haushalte und Unternehmen –
und sorgt für umweltschonende, günstige und komfortable Wärme. Abgekühlt kehrt es
zur Anlage zurück, um dann erneut aufgeheizt zu werden. Effizienter lässt sich Energie
kaum einsetzen: Der Nutzungsgrad oder, anders gesagt, der Anteil an nutzbarem Strom
und nutzbarer Wärme, beträgt bis zu 87 Prozent. Bei einem konventionellen Stromkraft-
werk liegt dieser Wert bei nur etwa 38 Prozent. Wegen der guten Energienutzung fällt
bei den KWK-Anlagen deutlich weniger klimaschädliches Kohlendioxid an.
Alles Gute kommt von unten: Gut isolierte Rohrleitungen transportieren unter-
irdisch die Wärme in die Kölner Haushalte. Die saubere Fernwärme fließt über ein
rund 300 Kilometer langes unterirdisches Rohrleitungsnetz direkt in die Keller zahlrei-
cher Kölner. Dort benötigt die Fernwärmestation übrigens nicht mehr Platz als ein
Kasten Kölsch. Mit einer Temperatur von bis zu 130 Grad Celsius kommt das Heiz-
wasser bei den Stationen an, über eine zweite Rohrleitung kehrt es wieder zur
KWK-Anlage zurück. Und damit beginnt der Kreislauf von vorne.
Fernwärme senkt
den CO2-Ausstoß
Hocheffizient: Mit einem Nutzungsgrad von rund 87 Pro-zent schont das Heizkraftwerk Niehl II die Umwelt und spart Brennstoff.
Der bis zu zehn Zentimeter dicke Kunststoff-schaum dient als optimale Isolierung.
Der Kunststoffmantel schützt die Wärme-dämmung vor äußeren Einflüssen.
Das Innenrohr besteht aus Stahl; dort fließt das bis zu 130 Grad Celsius heiße Wasser hindurch.
Das für die Fernwärme eingesetzte Rohrsystem wird als Kunststoffmantelrohr bezeichnet und kommt seit rund 30 Jahren überwiegend zum Einsatz.
Überblick auch unter Tage: Manuela Fiedler betreut die Heizkraftwerke der Rhein-Energie.
Saubere Energie:Direkt aus Köln
Bei der Kraft-Wärme-Kopplung setzt die RheinEnergie auf
zukunftsfähige Technik. In Köln-Niehl ist eine weitere Gas-
und Dampfturbinenanlage der neuesten Generation geplant.
Die vier modernen Heizkraftwerke der RheinEnergie in Merkenich, Merheim, Niehl
und der Südstadt stehen mit ihrer Kraft-Wärme-Kopplungs-Technik für beste Effizi-
enz. Im Jahr 2010 erzeugten sie rund 6 Milliarden Kilowattstunden Strom, Wärme und
Dampf. Den Strom speist die RheinEnergie direkt in das Kölner Stromnetz ein. „Das
bedeutet: Von den etwa 6,5 Milliarden Kilowattstunden Strom, den die Kölner
benötigen, werden auch rund zwei Drittel hier in Köln produziert. Davon profitieren
Kunden und Klima“, erklärt Manuela Fiedler, die die KWK-Anlagen der RheinEnergie
betreut. Denn es ist Strom, der in der Stadt besonders kosteneffizient und umwelt-
schonend erzeugt wird. Die vier Heizkraftwerke betreibt der Energieversorger zu
90 Prozent mit Erdgas. Darüber hinaus plant die RheinEnergie derzeit eine neue
Anlage am Standort Niehl. Dort steht bereits jetzt eines der weltweit effizientesten Heiz-
kraftwerke seiner Art. In Planung ist der Bau einer weiteren Anlage – ebenfalls auf Basis
der Gas- und Dampfturbinentechnik mit Kraft-Wärme-Kopplung.
Für eine noch bessere Umweltbilanz:
Strom und Wärme aus Biogas
Nicht nur Erdgas-Heizkraftwerke, auch Biogasanlagen erreichen ihren maximalen
Wirkungsgrad, wenn sie nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Prinzip betrieben wer-
den. Die eingesetzte Energie stammt aus erneuerbaren Quellen, so verbessert sich
die Umweltbilanz der KWK-Anlagen noch weiter. Jede Kilowattstunde Strom ver-
meidet zusätzlich gut 500 Gramm Kohlendioxid. Deshalb investiert die Rhein Energie
auch in den Bau von Biogasanlagen – wie etwa am Randkanal Nord bei Dormagen.
Vier Standorte für
effiziente Technik
Im Kölner Norden spart
Biogas CO2 ein
Mehr Energie ernten: Der Brennstoff wächst rund um die Biogasanlage, die mit ihrer Wärme wiederum das nahe gelegene Wohngebiet versorgt.
1893 Zum ersten Mal in Deutschland erzeugt ein Kraftwerk in Hamburg Strom und Wärme nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung.
1961 Der Rat der Stadt Köln beschließt, die „Neue Stadt“ im Kölner Nordenmit Fernwärme zu versorgen.
1966 Mit dem Betrieb des modernisiertenHeizkraftwerks Südstadt startet die Versorgung über das zweite Kölner Fernwärmenetz: das Innenstadtnetz.
1926 Bei Modernisierungsarbeiten imKraftwerk Köln-Südstadt werdenvorsorglich die technischen Voraus-setzungen für die spätere Fern-wärmeversorgung geschaffen. (1926 – 1928)
1962 Das Heizkraftwerk Merkenich erzeugt erstmals durch KWK Wärme. Damit ist der Grundstein für die Fernwärme-Versorgung privater Haushalte und Gewerbe gelegt.
Kraft-Wärme-Kopplung gibt es inzwischen auch als Mini-
oder Mikro-Blockheizkraftwerke für Wohnhäuser. Dort
erzeugen sie Strom und Wärme zum direkten Verbrauch.
Die Entwicklung klimaschonender Technik läuft weltweit auf Hochtouren. Dabei
beschäftigen sich die Energieversorger, Hersteller und Forscher nicht nur mit den
großen Heizkraftwerken. Was dort bereits seit Jahren sicher und zuverlässig
Ressourcen schont, hält nun Einzug ins eigene Heim. „Die Kraft-Wärme-Kopplung ist
eine seit Jahrzehnten erprobte Technik. Große Kraftwerke perfektionierten sie
kontinuierlich. Jetzt haben sich die Dimensionen verkleinert – bei ebenso guten Wir-
kungsgraden“, erklärt Dr. Matthias Dienhart, Leiter Energiewirtschaftliche Grundsatzfra-
gen bei der RheinEnergie.
Die Kraftwerke im Kleinformat für den heimischen Keller gibt es inzwischen von ver-
schiedenen namhaften Herstellern. Ihr Vorteil: Die Mini-KWK-Anlagen erzeugen genau
wie ihre großen Geschwister Strom und Wärme. Die Wärme des Abgases heizt die
Räume und bereitet gleichzeitig warmes Wasser auf. Damit stößt der „Mini“ ein Drittel
weniger CO2 aus als Anlagen mit getrennter Erzeugung. Wer die Heizwärme aus dem
eigenen Keller selbst nutzt, vermeidet Übertragungsverluste durch lange Leitungen.
Und für jede erzeugte Kilowattstunde Strom erhält der Hausbesitzer zudem eine ge-
setzlich garantierte Abnahmevergütung.
Energie im Eigenheim
erzeugen und nutzen
Von damals bis morgen: die Geschichte der KWK in Köln
Klein, aber fein: Strom und Wärme in „Mini“
1976 Das Heizkraftwerk Niehl I nimmt den Betrieb auf und wird 2005 durch die Gas- und Dampfturbinenanlage Niehl II abgelöst.
2011 Bei Dormagen wird Ende des Jahres die Biogasanlage zur Strom- und Wärmeproduktion in Betrieb genommen.
1968 Das Heizwerk Merheim liefertWärme ans Netz Nummerdrei: das Ostnetz.
1985 Unter dem Rhein wird der Fernwärmetunnel zwischen dem rechts- und linksrheinischenFernwärmenetz fertiggestellt.
2012 Das Großklärwerk Stammheim liefert Strom und Wärme für den Eigenbedarf und zusätzlich Wärme für 1.700 Wohnungen und 100 Einfamilienhäuser.
Kleine Zelle, große Wirkung:
RheinEnergie testet „BlueGen“-Technik
Ein weiterer Hoffnungsträger für die heimischen Energieerzeuger ist die Brennstoffzelle.
Dabei basiert das KWK-Prinzip nicht auf der Verbrennung eines Energieträgers, son-
dern auf einer chemischen Reaktion. Das eingesetzte Erdgas wird besonders emissi-
onsarm und lautlos in Strom und Wärme umgewandelt. Die kleine Zelle erreicht einen
elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 60 Prozent. Grund genug für die RheinEnergie,
die „BlueGen“-Brennstoffzelle im eigenen Heizungskeller zu testen.
Kraftpaket im Waschmaschinenformat: Bereits seit 2010 forscht die RheinEnergie an dem zukunftsträchtigen Brennstoffzellen-Kraftwerk.
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