Kraft-Wärme-Kopplung

Am GWI werden neue, zukunftsfähige Konzepte für den optimalen Einsatz der KWK in der dezentralen und zentralen Energieversorgung entwickelt. Das Anlagenspektrum reicht von Systemen für einzelne Haushalte, Gewerbe- oder Industriebetriebe bis hin zu Nah- und Fernwärmenetzen in Quartieren. Zur Analyse der ökologischen, ökonomischen und systemischen KWK-Potenziale nutzen wir sowohl einfache Berechnungstools (in Anlehnung an VDI) als auch komplexe Simulationen (Modelica) und räumliche Darstellungssoftware (QGIS).

Zudem verfügen wir über eine einzigartige Plattform für die anwendungsnahe und praxisorientierte Forschung. Das LivingLab umfasst u.a. verschiedene Mikro-KWK-Systeme und ein Hybrid-SOFC-System mit einer elektrischen Leistung von 200 kW. Sie können in Kombination die mit verschiedenen Energiespeichern und mit verschiedenen Gasen (Erdgas, LNG) oder H₂-Gemischen betrieben werden.

Die hocheffiziente und flexible Bereitstellung von Strom und Wärme ist elementar für ein klimaneutrales Energiesystem mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien. Die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) nimmt hier eine zentrale Funktion ein, da sie gut regelbar ist und den eingesetzten Brennstoff hocheffizient nutzt.

In KWK-Systemen wird die bei der Stromerzeugung anfallende Abwärme nutzbar gemacht. Durch die gleichzeitige Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie wird der Brennstoff, z. B. LNG, Biogas oder H₂, bestmöglich eingesetzt. Die KWK trägt so dazu bei, Ressourcen zu schonen und Treibhausgasemissionen zu reduzieren.
 
Zu den KWK-Technologien zählen neben Motoren und Turbinen auch Brennstoffzellen. Insbesondere Brennstoffzellen haben mit Blick auf den steigenden Einsatz von regenerativ erzeugtem Wasserstoff ein hohes technologisches Potenzial.

Neben der CO₂-Reduktion bei der Energieerzeugung kann die KWK dank ihrer Regelbarkeit einen Beitrag zur Netzstabilität leisten. Damit trägt sie zur Integration erneuerbarer Energien in allen Sektoren bei, wodurch weitere positive Effekte im Energiesystem generiert werden. Hier muss ein Optimum zwischen flexibler Stromeinspeisung und zuverlässiger Wärmebereitstellung gefunden werden.