Die Wärme-Kraft-Kopplungsanlage (WKK) ist eine hocheffiziente Heizung, die den Verbraucher gleichzeitig mit Strom und Wärme versorgt. Man spricht auch von Strom erzeugenden Heizungen. Diese können beispielsweise in den Wintermonaten einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit und zur Stabilität des Stromnetzes leisten. Die bei der Stromerzeugung anfallende Wärme kann zur Bereitstellung von Heizwasser und Warmwasser sowie in der Industrie und im Gewerbe für Dampf verschiedener Temperaturstufen oder Trocknungswärme verwendet werden. Da WKK-Anlagen bei den Verbrauchern installiert sind (also dezentral), sind sie effizienter als thermische (zentrale) Grosskraftwerke, bei denen die Abwärme nur teilweise genutzt werden kann. Ihr Wirkungsgrad beträgt 90%. Von den 90% der resultierenden Energie ist ein Drittel Strom. Aufgrund dieses hohen Wirkungsgrades lassen sich durch WKK fossile Brennstoffe einsparen. Gleichzeitig ist damit eine deutliche Verringerung der Schadstoff- und CO2-Emissionen verbunden. Dies gilt insbesondere durch die steigende Anreicherung von Erdgas mit Biogas.

Photovoltaik im Sommer – WKK im Winter
Bis 2035 soll der Atomstrom durch erneuerbare Energien ersetzt werden. Im Winterhalbjahr ist mit Unterdeckung in der Stromversorgung mit in der Schweiz erzeugter Elektrizität zu rechnen. Die in den letzten Jahren erfolgten Weiterentwicklungen der PV-Technologien lassen den Schluss zu, dass zukünftig Systemwirkungsgrade von 30 % zu erwarten sind. Daher ist anzunehmen, dass PV-Module überschüssigen Strom im Sommer erzeugen. Die dezentrale Stromerzeugung mit Wärme-Kraft-Kopplungsanlagen wird somit zukünftig eine wichtige Rolle spielen. Im Gegensatz zur Photovoltaik und Windkraft können WKK-Anlagen im Winter Strom und Wärme bedarfsgerecht und direkt beim Verbraucher erzeugen.

Visualisierung zukünftiger Energieverbrauch und Mix

Vorteile einer Strategie mit WKK und PV:

• Die Sicherheit der Wärme- und Stromversorgung wird erhöht.
• Das Gasnetz übernimmt auch die Funktion eines Stromspeichers, was in Anbetracht der bereits vorhandenen Infrastruktur sehr wirtschaftlich ist.
• Die Installation einer PV-Anlage in einem WKK-versorgten Haus ist nicht zwingend. Denn die Kombination von PV und WKK ergibt sich in jedem Fall aufgrund der Netzkonvergenz.
• Da jedes Gebäude ein anderes Energiebedarfsprofil (Strom / Wärme) hat, ist auch in den Wintermonaten eine zuverlässige Abdeckung gewährleistet.

Option «Elektrische Welle»
Mit einer mit Erdgas / Biogas versorgten WKK-Anlage ergibt sich eine interessante Option: Die als elektrische Welle bezeichnete Ergänzung mit einer Wärmepumpe. Dadurch lassen sich mit einem Einsatz von 100 % Erdgas / Biogas 180 % Wärme erzeugen. Die Wärmeerzeugung mit drei Modulen erlaubt die Zuschaltung der Aggregate je nach Wärmebedarf. Notwendig für diesen Betrieb ist eine zentrale Steuerung, die alle drei Module bewirtschaftet. Im Gegensatz zur mechanischen Welle ist die elektrische «Brücke» völlig wartungsfrei und bei einem relativ unwahrscheinlichen Ausfall eines Aggregates sind die beiden anderen voll einsatzfähig.

WKK ist die einzige Technologie, welche Gas-, Strom- und Wärmeversorgung verbindet und sichert. Die dezentral eingesetzten WKK-Anlagen produzieren hocheffizient Strom und Wärme. Kommt noch Power-to-Gas hinzu wird die Verbindung auch zwischen der Strom- zur Gasversorgung geschlossen und die Koexistenz der Infrastrukturanlagen für Gas, Strom und Wärme kann flexibel genutzt werden.

Dies wird insbesondere im Zusammenhang mit dem Zubau von Solar- und Windenergie erforderlich sein. WKK-Anlagen produzieren bedarfsgerecht Strom, auch wenn die Sonne nicht scheint, der Wind nicht bläst und im Winter ohnehin zu wenig Strom produziert wird. WKK-Anlagen können innert Minuten hochgefahren werden und die fehlende Leistung und Energie liefern.

Die Kombination von WKK und EWP ermöglichen eine effiziente Energienutzung

Die Gasverbund Mittelland AG (GVM) ist eine überregionale Erdgasversorgerin der Schweiz. Sie beschafft und transportiert Erdgas im Sinn einer Bündelung zu bestmöglichen Konditionen im Auftrag der ihr angeschlossenen 15 Lokalversorger und ihrer Direktkunden im Mittelland sowie in der Nordwestschweiz. Dazu betreibt die GVM einen eigenes Hochdrucknetz mit Übergabestationen.