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Indikator: Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

<p>Die wichtigsten Fakten</p><p><ul><li>Die durch Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erzeugte Strommenge ist bis 2017 fast kontinuierlich gestiegen.</li><li>Der Rückgang der KWK-Stromerzeugung zwischen 2017 und 2018 liegt an der Änderung der Energiestatistik: Seit 2018 werden KWK-Anlagen genauer erfasst.</li><li>Im KWK-Gesetz ist festgeschrieben, dass im Jahr 2025 durch KWK 120 Terawattstunden (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠) Strom erzeugt werden sollten.</li><li>Das Ziel von 110 TWh für das Jahr 2020 wurde mit 113 TWh erreicht.</li></ul></p><p>Welche Bedeutung hat der Indikator?</p><p>Bei der Stromerzeugung entsteht üblicherweise auch Wärme, die in konventionellen Kraftwerken in der Regel ungenutzt bleibt. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird diese verwendet. KWK-Systeme haben somit einen deutlich höheren Brennstoffausnutzungsgrad im gekoppelten Betrieb. Sie nutzen einen deutlich größeren Teil der in den Brennstoffen enthaltenen Energie als herkömmliche Systeme. Im Vergleich zu einer Anlage auf dem neuesten Stand der Technik, die Strom und Wärme separat erzeugt, sind bis zu 20 % Einsparungen an ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Primrenergie#alphabar">Primärenergie</a>⁠ möglich.</p><p>Verringert sich der Energiebedarf, sinken auch die mit der Energiebereitstellung und -wandlung verbundenen Umweltbelastungen. Beispielsweise lässt sich der Ausstoß von Treibhausgasen verringern, wenn verstärkt auf KWK gesetzt wird. Auch der Bedarf an Energieträgern nimmt ab. Der Einsatz von KWK kann so zu einer ressourcensparenden Wirtschaftsweise beitragen.</p><p>Wie ist die Entwicklung zu bewerten?</p><p>Die Stromerzeugung aus Anlagen der Kraft-Wärme-Kopplung hat sich positiv entwickelt: Die erzeugte Elektrizität stieg von 78 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=TWh#alphabar">TWh</a>⁠ im Jahr 2003 auf 103 TWh im Jahr 2024. Dieser Zuwachs wurde vor allem durch den Ausbau der Nutzung von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>⁠ zur Energieerzeugung sowie durch den Zubau der Erdgas-KWK getragen. Der Rückgang von 2017 auf 2018 ist im Wesentlichen auf eine verbesserte energiestatistische Erfassung der KWK-Anlagen ab 2018 zurückzuführen (für weitere Informationen siehe <a href="https://www.oeko.de/publikationen/p-details/korrektur-der-kwk-stromerzeugung-in-der-amtlichen-statistik/">Gores, Klumpp 2018</a>).</p><p>Mit der Novellierung des <a href="http://www.kwkg2016.de/">Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes</a> KWKG) zum 01.01.2016 wurde als Ziel festgeschrieben, dass im Jahr 2020 Strom im Umfang von 110 TWh und im Jahr 2025 120 TWh aus KWK-Anlagen erzeugt werden soll. Mit den Regelungen des neuen Gesetzes sollen die Rahmenbedingungen für KWK verbessert werden. Insgesamt zeigt das Gesetz positive Wirkungen. Die KWK-Stromerzeugung im Jahr 2020 lag 3 TWh über dem Zielwert für dieses Jahr. Um das Ausbauziel auf 2025 zu erreichen, muss die KWK-Nettostromerzeugung um rund 16 % gesteigert werden.</p><p>Wie wird der Indikator berechnet?</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ basiert auf Daten des Statistischen Bundesamtes für öffentliche und industrielle Kraftwerke (<a href="https://www.destatis.de/DE/Themen/Branchen-Unternehmen/Energie/Erzeugung/Tabellen/bilanz-elektrizitaetsversorgung.html">Monatsbericht über die Elektrizitätsversorgung</a> sowie <a href="https://www.destatis.de/DE/Themen/Branchen-Unternehmen/Energie/Erzeugung/Publikationen/Downloads-Erzeugung/stromerzeugungsanlagen-2040640197004.pdf">Fachserie 4, Reihe 6.4</a>). Durch diese Erhebungen werden jedoch nicht alle Anlagen erfasst. Deshalb wurden Modelle entwickelt, um auch die Stromerzeugung durch weitere Anlagen einbeziehen zu können: In <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/kwk-ausbau-entwicklung-prognose-wirksamkeit-im-kwk">Gores et al. 2014</a> sowie <a href="http://eefa.de/Baten_et_al_ET_5_2014.pdf">Baten et al. 2014</a> werden die Modelle und Berechnungsverfahren näher beschrieben.</p><p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/kraft-waerme-kopplung-kwk">"Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)"</a> </strong>sowie im Themen-Artikel<strong> „<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/energieversorgung/kraft-waerme-kopplung-kwk-im-energiesystem">Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) im Energiesystem</a></strong>“<strong>.</strong><br></strong></p>

Genehmigungsverfahren Hamburger Stadtentwässerung AöR

Die Hamburger Stadtentwässerung AöR, Billhorner Deich 2, 20539 Hamburg, hat am 27. November 2020, vervollständigt am 24. März 2021, bei der zuständigen Behörde für Umwelt, Klima, Energie und Agrarwirtschaft die Genehmigung, für die Änderung einer Anlage zur Beseitigung oder Verwertung fester, flüssiger oder in Behältern gefasster gasförmiger Abfälle, Deponiegas oder anderer gasförmiger Stoffe mit brennbaren Bestandteilen durch thermische Verfahren, insbesondere Entgasung, Plasmaverfahren, Pyrolyse, Vergasung, Verbrennung oder eine Kombination dieser Verfahren bei nicht gefährlichen Abfällen mit einer Durchsatzkapazität von 3 Tonnen oder mehr je Stunde (Klärschlammverbrennungsanlage VERA), auf dem Grundstück Köhlbranddeich 3, 20547 Hamburg, Gemarkung Steinwerder/Waltershof, Flurstücke 1442 und 1969, beantragt. Die Änderung der Klärschlammverbrennungsanlage VERA umfasst die Errichtung und den Betrieb: • einer vierten Verbrennungslinie (Wirbelschichtkessel) mit einer Durchsatzkapazität von 4,5 t/Stunde, • einer Dampfturbine, • einer Fremdschlammannahme, • drei Klärschlammtrocknern mit einer Durchsatzkapazität von 21,5 t/h, • zwei Nassschlammsilos mit einer Lagerkapazität von je ca. 1.300 t, • sowie Nebeneinrichtungen. Das Vorhaben bedarf einer Genehmigung nach § 16 BImSchG in Verbindung mit Nr. 8.1.1.3 (Anlagen zur Beseitigung oder Verwertung fester, flüssiger oder in Behältern gefasster gasförmiger Abfälle, Deponiegas oder anderer gasförmiger Stoffe mit brennbaren Bestandteilen durch thermische Verfahren, insbesondere Entgasung, Plasmaverfahren, Pyrolyse, Vergasung, Verbrennung oder eine Kombination dieser Verfahren mit einer Durchsatzkapazität von 3 Tonnen nicht gefährlichen Abfällen oder mehr je Stunde), Verfahrensart G, des Anhangs 1 zur vierten Verordnung zur Durchführung des BImSchG (4. BImSchV). Es handelt sich um eine Anlage gemäß Artikel 10 der RL 2010/75/EU. Gemäß § 9 Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) i. V. m. Anlage 1 Nr. 8.1.1.2 ist für das Vorhaben eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen.

AICIM - Artificial Intelligence based Contact Identification and Mistuning Analysis, Teilvorhaben: Datengetriebene Lernverfahren für Kontaktverstimmung und -identifikation

AICIM - Artificial Intelligence based Contact Identification and Mistuning Analysis, Teilvorhaben: Methoden der Strukturdynamik für Kontaktverstimmung und -identifikation

Untersuchungen zur Struktur der Gestehungskosten Waerme und Elektroenergie im liberalisierten Energiemarkt

Im Projekt werden die Gestehungskosten fuer die in einer GuD - Anlage parallel erzeugte Waerme und Elektroenergie unter den Randbedingungen sich liberalisierender Energiemaerkte fuer die Landeshauptstadt Erfurt grundsaetzlich analysiert und Vorschlaege fuer eine thermodynamisch korrekte und betriebswirtschaftlich sinnvolle Aufteilung der Kosten auf die beiden Koppelprodukte abgeleitet.

Sozialmedizinische Beurteilung des geplanten Kraftwerks St. Andrae III

Im Lavanttal, St. Andrae ist ein Dampfkraftwerk auf Kohlebasis geplant, das die bestehenden Anlagen DA1 und DA2 ersetzen soll. Die volksgesundheitlichen Auswirkungen, bedingt durch zu erwartende Immissionsbelastungen, sind zu beurteilen. Dazu wurde bzw. wird ein umfassendes Immissionsmessnetz mit dauerregistrierenden Messgeraeten installiert, entsprechende EDV-Auswertungssysteme erarbeitet. Abgrenzungen zu sonstigen Emittenten und dem 'sauren Regen' sind vorzunehmen, Immissionsprognosemodelle zu beruecksichtigen.

Turbomaschinen für die Transformation in das integrierte Energiesystem der Zukunft, Teilvorhaben: 2.4 Nässe-optimierte Profilentwicklung für Axialturbinenschaufeln

Dampfkraftwerk Dürnrohr: Reduzierung der Katalysatorinstandhaltungskosten

Ausgangssituation: Das Dampfkraftwerk Dürnrohr ist mit einer SCR (Selectiv Catalytic Reduction) Entstickungsanlage im Rauchgasstrom ausgestattet. Durch Alterung der Katalysatoren ist eine Erneuerung einer Katalysatorlage erforderlich. Zusammenfassung: Verfahren zur Reaktivierung (Waschen) der Katalysatoren sollen getestet und speziell für diese Anlage erprobt werden. Innovation: Durch die Vermeidung einer Nachladung können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Bisher liegen bei keinem unserer Kraftwerke Erfahrungen mit der Reaktivierung des Katalysators vor. Nutzen: Der Verbund erwirbt Know-how auf dem Gebiet der Katalysatorreaktivierung, was auch für künftige Anwendungen eine bedeutende Verbesserung der Wirtschaftlichkeit darstellt.

Rettenmeier Holzindustrie Hirschberg GmbH

Die Rettenmeier Holzindustrie Hirschberg GmbH, stellte beim Thüringer Landesamt für Umwelt, Bergbau und Naturschutz (TLUBN) den Antrag auf Erneuerung der Biomasse-Heißwasser-Kesselanlage nach §16 BlmSchG zur wesentlichen Änderung einer Anlage zur Verwertung von festen, nicht gefährlichen Abfällen durch Verbrennung am Standort im Saale-Orla-Kreis, 07927 Hirschberg, Ullersreuth 61, Gemarkung Ullersreuth. Das geplante Vorhaben besteht aus der Errichtung und dem Betrieb einer neuen Biomasse-Heißwasser-Kesselanlage im Block 1 als Ersatz für die bestehende Biomasse-KWK-Anlage einschließlich der Erneuerung der Beschickungskessel, Rauchrohrkessel, Rauchgasreinigung und Emissionsmesseinrichtung, die Errichtung der zwei erforderlichen Abgaskamine; die Erneuerung der bestehenden Wasseraufbereitungsanlage, die Erneuerung des Wärmetauschers sowie die Errichtung von drei Heißwassertanks; die Stilllegung und Demontage der alten Dampfkesselanlage einschließlich der alten Dampfturbinen und zugehörigen Luftkondensatoren im Freien, sowie der Abriss des alten Abgaskamins. Es handelt sich um ein Vorhaben, für welches nach Anlage 1 Nr. 8.2.2 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) eine standortbezogene Vorprüfung des Einzelfalls zu erfolgen hat.

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

<p>Kraft-Wärme-Kopplung ist die gleichzeitige Umwandlung von Energie in mechanische oder elektrische Energie und nutzbare Wärme innerhalb eines thermodynamischen Prozesses. Die parallel zur Stromerzeugung produzierte Wärme wird zur Beheizung und Warmwasserbereitung oder für Produktionsprozesse genutzt. Der Einsatz der KWK mindert den Energieeinsatz und daraus resultierende Kohlendioxid-Emissionen.</p><p>KWK-Anlagen</p><p>KWK-Anlagen unterscheiden sich in ihren Techniken, den eingesetzten Brennstoffen, hinsichtlich ihrer Leistung und bezüglich ihrer Versorgungsaufgaben. In den vergangenen Jahren wurde im Interesse der Energieeinsparung sowie des Umwelt- und Klimaschutzes durch verschiedene energiepoltische Instrumente (insbesondere KWKG und EEG) der Ausbau der KWK angereizt und unterstützt. Der wesentliche ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a>⁠ des KWK-Ausbaus ist die KWK-Nettostromerzeugung, dessen Entwicklung durch eine energiepolitische Zielstellung flankiert ist. Neben der KWK-Stromerzeugung ist auch die damit korrespondierende KWK-Nettowärmeerzeugung eine im Fokus stehende Größe. Auf die Veränderung dieser beiden wesentlichen KWK-Kenngrößen konzentrieren sich die nachfolgenden Darstellungen.</p><p>KWK-Stromerzeugung</p><p>Die KWK-Nettostromerzeugung – gezeigt werden hier die Daten unter Berücksichtigung des Eigenwärmebedarfs des Biogasanlagenfermenters – ist im Zeitraum von 2003 bis 2017 kontinuierlich gestiegen (siehe Abb. „KWK: Nettostromerzeugung nach Energieträgern“). Der Zuwachs ist insbesondere auf den verstärkten Einsatz von ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biomasse#alphabar">Biomasse</a>⁠ sowie auf den Zubau und einer besseren Auslastung erdgasbasierter KWK-Anlagen zurückzuführen. Die auf Steinkohle- und Mineralölen basierende KWK-Stromerzeugung ist im Zeitverlauf dagegen zurückgegangen.</p><p>Die Minderung im Jahr 2018 gegenüber 2017 ist im Wesentlichen die Folge einer verbesserten energiestatistischen Erfassung der KWK(-Anlagen) ab 2018. Der moderate Rückgang seit 2018 bis 2020 spiegelt die reduzierte Nachfrage nach Strom in diesem Zeitraum wider. Dieser basiert hauptsächlich auf der Stilllegung von KWK-Anlagen, welche mit Stein- oder Braunkohle betrieben wurden. Im gleichen Zeitraum ist die gesamte Nettostromerzeugung um rund 10 % zurückgegangen. 2021 ist die KWK-Stromerzeugung um rund 4 % gegenüber 2020 gestiegen. In den Jahren 2022 und 2023 ist die Nettostromerzeugung aus KWK-Anlagen erneut zurück gegangen. Dies spiegelt die Entwicklung der gesamten Stromerzeugung wider, welche in diesem Zeitraum ebenfalls rückläufig war. Von 2023 auf 2024 wiederum ist die Nettostromerzeug aus KWK-Anlagen, wie auch die gesamte Stromerzeugung, moderat gestiegen.</p><p>KWK-Wärmeerzeugung</p><p>Die Abbildung „KWK: Nettowärmeerzeugung nach Energieträgern“) zeigt von 2003 bis 2021 mit einem fast kontinuierlichen Anstieg ein ähnliches Bild wie im Strombereich (unter Berücksichtigung des Eigenwärmebedarfs der Biogasanlagen). Die im Vergleich zur KWK-Nettostromerzeugung prozentual geringere Erhöhung der KWK-Nettowärmeerzeugung im Zeitverlauf bis zum Jahr 2017 ist die Folge der Errichtung zahlreicher Gas-und-Dampf (GuD)-Anlagen, die eine überdurchschnittlich hohe ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stromkennzahl#alphabar">Stromkennzahl</a>⁠ aufweisen. Zwischen den Jahren 2017 und 2018 wurde die Erfassungsmethodik auf eine bessere Datengrundlage gestellt. Der Rückgang seit 2018 korrespondiert mit der jeweiligen Verringerung der KWK-Stromerzeugung (siehe Abschnitt „KWK-Stromerzeugung). 2021 stieg die KWK-Wärmeerzeugung um rund 3 Prozent. Infolge der Einsparanstrengungen von Erdgas aufgrund des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine ist die KWK-Wärmeerzeugung 2022 um sieben Prozent und 2023 um acht Prozent gegenüber dem jeweiligen Vorjahr gefallen. Von 2023 auf 2024 ist die KWK-Nettowärmeerzeugung moderat angestiegen.</p><p>Ziel der Bundesregierung für die KWK-Stromerzeugung</p><p>Bis zur vorletzten Novellierung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG) bezog sich das Ausbauziel der Politik auf die Gesamtnettostromerzeugung: Der KWK-Anteil an der gesamten Nettostromerzeugung sollte bis 2020 25 % betragen. Dieses wurde mit der vorletzten Novellierung zum 1.1.2016 durch ein absolutes Mengenziel ersetzt. Die KWK-Nettostromerzeugung sollte demnach im Jahr 2020 mindestens 110 Terawattstunden und im Jahr 2025 mindestens 120 Terawattstunden betragen (§ 1 KWKG 2016). Das Ziel für 2020 wurde nach vorläufigen Daten mit einer KWK-Nettostromerzeugung von 113 Terawattstunden erreicht. Um das Ausbauziel auf 2025 zu erreichen, muss die KWK-Nettostromerzeugung um rund 16 % gesteigert werden.</p>

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