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Hat Kraft-Wärme-Kopplung Zukunft? Alles zur KWK

Blaue Flamme mit gelben Blitzen und roten Pfeilen, repräsentierend Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wandelt Energie in elektrische Energie und gleichzeitig in nutzbare Wärme um. Das mindert den benötigten Energieeinsatz und auch die daraus entstehenden CO2-Emissionen. Kein Wunder, dass Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen in Bezug in den letzten Jahren eine immer wichtigere Rolle eingenommen hat, erkennbar auch an der KWK-Umlage. Sie wollen wissen, wie Kraft-Wärme-Kopplung funktioniert und ob es sich lohnt, eine solche Anlage zu installieren? Hier erfahren Sie alles Wissenswerte!


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Was ist Kraft-Wärme-Kopplung?

Eine Gasflamme mit Glühbirne als Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft-Wärme-Kopplung, auch KWK genannt, beschreibt einen Prozess namens "Verkoppelung", bei dem Strom und Heizwärme gleichzeitig erzeugt wird. Der Strom wird dabei mithilfe eines Brennstoffes erzeugt und die bei der Verbrennung entstandene Abwärme als Wärme genutzt, indem sie in ein gekoppeltes Heizsystem eingespeist wird.

Die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme führt beim eingesetzten Brennstoff zu einem höheren Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent, was bedeutet: Es wird bei der Kraft-Wärme-Kopplung weniger Brennstoff verbraucht und dadurch ebenfalls weniger umweltschädliche CO2-Emissionen ausgestoßen. Deshalb trägt KWK zum Klimaschutz bei und wird durch die KWK-Umlage gefördert.

Wie funktioniert Kraft-Wärme-Kopplung?

Um die Funktionsweise der Kraft-Wärme-Kopplung zu erläutern, eignet sich ein Vergleich mit der Nutzung eines Autos, das mit dem Brennstoff Erdgas den Motor des Autos antreibt, woraus Energie (mechanische bzw. Bewegungsenergie) für das Auto erzeugt wird.

Bei der Kraft-Wärme-Kopplung wird der eingesetzte Brennstoff (z.B. Öl, Erdgas, Biogas, Biomasse) in der sogenannten Verbrennungskraftmaschine (z.B. ein Motor oder eine Gasturbine) verbrannt. Die daraus entstandene Bewegungsenergie treibt bei der KWK dann aber wiederum einen Generator an, der diese Energie in elektrische Energie umwandelt.

Hinzu kommen außerdem Wärmetauscher, welche die im Prozessverlauf entstandene Abwärme abführen und als Wärme in den Heizkreislauf der Heizungsanlage einspeisen. Dadurch kann Kraft-Wärme-Kopplung zur Wärmeerzeugung und/oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Alternativ kann die Abwärme bei der KWK auch zur Dampferzeugung (Prozesswärme) genutzt werden.

Infografik beschreibend Kraft-Wärme-Kopplung
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Was für KWK Anlagen gibt es?

Der Begriff Kraft-Wärme-Kopplung beschreibt den Prozess der parallelen Strom- und Wärmegewinnung. KWK Anlagen, in denen Strom und Wärme gewonnen wird, gibt es jedoch verschiedene. Grundsätzlich wird zwischen Heizkraftwerken, Blockheizkraftwerken (BHKW) und Brennstoffzellenheizgeräte unterschieden, die sich hinsichtlich ihrer Leistung, ihren Techniken und den eingesetzten Brennstoffen unterscheiden bzw. unterscheiden können.

Hat sich das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung schon seit längerem in der Industrie etabliert, kommt KWK auch immer öfters in öffentlichen Anlagen wie Krankenhäusern, Schwimmbäder, wie auch in größeren Wohnkomplexen oder für kleinere Anlagen im Einfamilienhaus zum Einsatz. Letztere eignet sich die Kraft-Wärme-Kopplung aufgrund der geringeren thermischen Leistung vor allem in Häusern mit niedrigem Wärmebedarf wie Niedrigenergiehäuser oder energetisch sanierten Bestandsgebäuden. Anbei ein Überblick der wichtigsten Unterschiede der verschiedenen KWK Anlagen.

  Kraft-Wärme-Kopplung Anlage KWK Details
Leistung der Kraft-Wärme-Kopplung Heizkraftwerk
  • 1-10 Megawatt
Blockheizkraftwerk
  • Große BHWK: Ab 50 Kilowatt
  • Mini BHWK: Bis 50 Kilowatt
  • Mikro BHWK: Bis 20 Kilowatt
  • Nano BHKW: Bis 2,5 Kilowatt
Brennstoffzellenheizgeräte
  • Nano- oder Mikro-BHKW
Technik der KWK Heizkraftwerk
  • Dampfkessel
Blockheizkraftwerk
  • Diesel-, Pflanzenöl- oder Gasmotoren
  • Gasturbinen
  • Stirlingmotoren
Brennstoffzellenheizgeräte
  • Elektrochemische Energiewandlung
Brennstoff der KWK Heizkraftwerk
  • Fossile Brennstoffe (z.B Heizöl, Erdgas)
  • Biogene Brennstoffe (z.B. Pflanzenöl, Biogas, Kaminholz)
Blockheizkraftwerk
  • Fossile Brennstoffe (z.B Heizöl, Erdgas)
  • Biogene Brennstoffe (z.B. Pflanzenöl, Biogas, Holz)
Brennstoffzellenheizgeräte

Die Bedeutung von KWK Anlagen & KWK-Umlage

Im Rahmen der Energiewende und dem zunehmenden Interesse der Energieeinsparung zum Umwelt- und Klimaschutz haben Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen (und erneuerbare Energien) an Bedeutung gewonnen.

So haben Kraft-Wärme-Kopplung Anlagen im Jahr 2020 zu 20,2 % der Nettostromerzeugung in Deutschland beigetragen, ein kontinuierlicher Anstieg seit 2003, wo es noch 13,7 % waren (Quelle: Anteil der KWK-Stromerzeugung an der Gesamtnettostromerzeugung in Deutschland in den Jahren 2003 bis 2020, Statista, 2022). Ähnlich sieht es im Bereich der Nettowärmeerzeugung aus, wobei der prozentuale Anstieg geringer ausfällt als bei der Nettostromerzeugung.

Damit der Ausbau von KWK-Umlagen gefördert wird, wird ebenfalls die KWK-Umlage erhoben. 2022 beträgt KWKG-Umlage 0,378 Cent/kWh. Somit werden durch die KWK-Umlage der Ausbau und die Modernisierung von Kraftwerken gefördert, die sowohl Wärme als auch Strom erzeugen.

Ziele der Bundesregierung Mit der Erneuerung des Kraft-Wärme-Kopplungsgesetzes (KWKG) zum 01.01.2016 wurde das relative Ziel des Anteils von 25 % von KWK Anlagen an der Nettostromerzeugung im Jahr 2020 auf ein absolutes Ziel gesetzt: 2020 sollten mindestens 110 Terawattstunden erreicht werden und 2025 mindestens 120 Terawattstunden. Das Ziel von 2020 wurde bereits 2019 mit rund 113 Terawattstunden erreicht (19,6 % an der Nettostromerzeugung).

Herausforderungen für KWK Anlagen in der Zukunft

Damit KWK Anlagen in Zukunft weiterhin ausgebaut werden und zur Transformation des Energiesystems beitragen können, muss sich die Strom- und Wärmeerzeugung der Kraft-Wärme-Kopplung vermehrt am Strommarkt orientieren. Dazu ist Flexibilität und Innovation gefragt, zum Beispiel die gekoppelte Erzeugung mit erneuerbarer Wärme, direktelektrischer Wärmeerzeugung oder thermischen Speichern. Letztere sind vor allem dann wichtig, um in fossilen KKW Anlagen flexibel auf den Wärmebedarf reagieren zu können, sollte einmal keine erneuerbare Wärme zur Verfügung stehen.

Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus: Lohnt sich das?

Wie bereits erwähnt, sind auf dem Markt immer kleinere KWK Anlagen erschienen, die sich auch für den Einsatz in einem Einfamilienhaus eignen. Diese Kraft-Wärme-Kopplung Anlagen erzeugen im Gegensatz zu größeren Anlagen wie Blockheizkraftwerken oder Heizkraftwerken Energie nicht über die Verbrennung eines Brennstoffes, sondern über einen chemischen Prozess der "kalten Verbrennung".

Sie fragen sich vielleicht: Lohnt sich Kraft-Wärme-Kopplung in meinem Einfamilienhaus? Die kurze Antwort lautet: Ja. Besonders dann, wenn Sie den selbst erzeugten Strom auch selbst verbrauchen, denn dann benötigen Sie weniger Strom von einem Energieanbieter. Vor allem in Anbetracht der immer höher steigenden Energiepreise verschafft Ihnen die KWK finanzielle Vorteile und Unabhängigkeit! Weitere Gründe, warum sich eine Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus lohnt:

  • Brennstoffzellenheizgeräte erreichen einen hohen Wirkungsgrad
  • Sie erzeugen Strom und Wärme fast im gleichen Verhältnis

Damit sich die Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus auch wirklich lohnt, sollten Sie aber nicht nur so viel Strom wie möglich selbst verwenden, sondern auch die erzeugte Wärme für die Heizung und/oder Warmwasser. Diese kann nämlich, im Gegensatz zum Strom, nicht ins öffentliche Netz eingespeist werden.

Voraussetzungen für den Kauf einer Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus

Obwohl sich rein theoretisch die Anschaffung einer Kraft-Wärme-Kopplung Anlage für Ihr Einfamilienhaus lohnt, müssen auch in praktischer Hinsicht einige Voraussetzungen gegeben sein, damit sich eine solche KWK Anlage überhaupt zur Anwendung kommen kann. Die wichtigste Voraussetzung: Es muss ein Gasanschluss vorhanden sein. Weitere Voraussetzungen sind:

  • Eine zentrale Heizungsanlage für die Nutzung der erzeugten Wärme als Warmwasser und Raumwärme.
  • Die Integration eines Wärmespeichers und einer Zusatzheizung, falls im Winter der Grundlast-Wärmebedarf überschritten wird.
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Kosten der KWK & KWK Förderung

Geld und ein Portemonnaie als KWK Kosten

Genau wie auch bei anderen Heizungssystemen, setzen sich die Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus Kosten aus verschiedenen Komponenten zusammen.

Falls noch kein Gasanschluss vorhanden ist, muss dieser für die KWK Anlage beispielsweise installiert werden. Der Gasanschluss erfolgt zwischen Straße und Haus, was zwischen 1.500 - 3.000 € kostet, und besteht ebenfalls aus Leitungen im Gebäude selbst, was noch einmal zwischen 1.000 - 1.500 € kostet.

Alternativ kann auch auf ein Gasanschluss verzichtet werden und die Kraft-Wärme-Kopplung Anlage mit Flüssiggas betrieben werden. Dann ist jedoch die Anschaffung eines Flüssiggastanks zur Lagerung notwendig.

Die Anschaffungskosten des Brennstoffzellenheizgerätes selbst variieren je nach Region, Hersteller und Dienstleister. Als Richtwert können Sie sich an Kosten zwischen 20.000 - 25.000 € orientieren. Außerdem können Sie von einer KWK Förderung profitieren, um die Kosten zu senken. Mehr dazu im folgenden Kapitel!

Die Betriebskosten einer Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus setzen sich aus den Kosten für den Brennstoff und hängen ebenfalls davon ab, wie viel des selbst erzeugten Stroms selbst verbraucht wird bzw. aus dem öffentlichen Netz bezogen werden muss. Die Einspeisevergütung des eigenen Stroms liegt mit etwa 12 Ct./kWh deutlich unter dem zu bezahlten Preis von bundesdurchschnittlich 32,16 (Stand: November 2021). Abgesehen davon hängen die Betriebskosten auch vom energetischen Zustand Ihres Gebäudes und von Ihrem Heizverhalten ab.

Mit welcher KWK Förderung kann ich rechnen?

Die KWK Förderung besteht aus einem Grundbetrag von 6.000 Euro, welcher mit zusätzlichen 550 € pro 100 Watt elektrischer Leistung ergänzt werden kann. Die maximale KWK Förderung von 40 % auf die Gesamtkosten werden von der KfW, der Kreditanstalt für Wiederaufbau, angeboten.

  • KWK Förderung Voraussetzungen
  • Das Einbinden eines Energieberaters
  • Die Integration der Brennstoffzelle in das Strom- und Wärmenetz des Gebäudes
  • Das Durchführen eines hydraulischen Abgleichs
  • Der Abschluss eines Wartungsvertrags über zehn Jahre

Wie auch bei anderen staatlichen Förderungen, muss die KWK Förderung noch vor Beginn der Installation der Kraft-Wärme-Kopplung Einfamilienhaus beantragt werden. Wurde die KWK Förderung dann nicht genutzt, können anfallende Kosten (20 Prozent) auch nach einer Sanierung über einen Zeitraum von drei Jahren steuerlich geltend gemacht werden, sofern das Haus bei der Sanierung mindestens 10 Jahre alt war.

Die KWK Förderung der Kraft-Wärme-Kopplung beinhaltet ebenfalls die Vergütung für den selbst erzeugten Strom, welcher beim BAFA, dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, beantragt werden kann: 8 Cent werden für jede Kilowattstunde vergütet, die ins öffentliche Netz eingespeist werden und 5 Cent für jede selbst verbrauchte Kilowattstunde. Als Alternative bietet die pauschale Einmalzahlung für kleine Anlagen bis zu zwei Kilowatt in den ersten 60.000 Betriebsstunden für jede erzeugte Kilowattstunde 4 Cent an, insgesamt also 4.800 Euro.

KWK Förderung KfW

KWK Förderung BAFA

Aktualisiert am