Kraft-Wärme-Kopplung oder: Wie wir aus Energie mehr Energie machen.

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1 Unternehmen Kraft-Wärme-Kopplung oder: Wie wir aus Energie mehr Energie machen.

2 Impressum Herausgeber: RheinEnergie AG Konzept, Kreation: RheinEnergie AG Unternehmenskommunikation, Content Company Agentur für Kommunikation GmbH, Köln Druck: Barz & Beienburg GmbH, Köln 028/ /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

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4 1.880 Megawatt Maximal-Leistung bieten die vier größten Heizkraftwerke der RheinEnergie, die Strom und Wärme gleichzeitig produzieren. 6,007 Milliarden Kilowattstunden Strom, Wärme und Dampf lieferten die vier Heizkraftwerke im Jahr ,2 Prozent der Fernwärme wurden mit Kraft- Wärme-Kopplung erzeugt.

5 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 Tonnen CO 2 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. Intelligente Technik konsequent nutzen Das Prinzip dieses Verfahrens ist ebenso intelligent wie bewährt: Die eingesetzte Energie wird doppelt genutzt, um Verluste zu minimieren. Die Wärme, die bei der Stromerzeugung entsteht, dient gleichzeitig zum Heizen oder für die Warmwasserbereitung 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 Südspanien 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. Erneuerbare Energie weiter ausbauen Saubere Energie für Köln und die Region: Die RheinEnergie setzt auf erneuerbare Quellen ebenso wie auf effiziente Techniken.

6 Imposante Technik: In Köln- Niehl nutzt eine moderne Gasund Dampfturbinenanlage die eingesetzte Energie besonders effizient.

7 Technik mit Zukunft: Kraft-Wärme-Kopplung In der Energiestrategie der Zukunft spielt Kraft-Wärme- Kopplung eine tragende Rolle. Hocheffizient und klimaschonend 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 Energieversorgung. 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 hochmodernen 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.

8 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. Wärme nutzen, Ressourcen sparen 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 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 verwandeln sie Wasser zu Wasserdampf. Faszinierende Technik: Mensch und Umwelt profitieren, sagt Kraftwerksleiter Jochen Röhler.

9 Herkömmliches Kraftwerk zur Stromerzeugung 62 % Verlust 38 % Strom Hocheffizient: Mit einem Nutzungsgrad von rund 87 Prozent schont das Heizkraftwerk Niehl II die Umwelt und spart Brennstoff. 100 % Energieträger Stromkraftwerk Heizkraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung 13 % Verlust 50 % Strom 37 % Wärme 100 % Energieträger Heizkraftwerk 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 Stromkraftwerk liegt dieser Wert bei nur etwa 38 Prozent. Wegen der guten Energienutzung fällt bei den KWK-Anlagen deutlich weniger klimaschädliches Kohlendioxid an. Fernwärme senkt den CO 2 -Ausstoß Alles Gute kommt von unten: Gut isolierte Rohrleitungen transportieren unterirdisch die Wärme in die Kölner Haushalte. Die saubere Fernwärme fließt über ein rund 300 Kilometer langes unterirdisches Rohrleitungsnetz direkt in die Keller zahlreicher Kölner. Dort benötigt die Fernwärmestation übrigens nicht mehr Platz als ein Kasten Kölsch. Mit einer Temperatur von bis zu 130 Grad Celsius kommt das Heizwasser bei den Stationen an, über eine zweite Rohrleitung kehrt es wieder zur KWK-Anlage zurück. Und damit beginnt der Kreislauf von vorne. Das für die Fernwärme eingesetzte Rohrsystem wird als Kunststoffmantelrohr bezeichnet und kommt seit rund 30 Jahren überwiegend zum Einsatz. Der Kunststoffmantel schützt die Wärmedämmung vor äußeren Einflüssen. Der bis zu zehn Zentimeter dicke Kunststoffschaum dient als optimale Isolierung. Das Innenrohr besteht aus Stahl; dort fließt das bis zu 130 Grad Celsius heiße Wasser hindurch.

10 Überblick auch unter Tage: Manuela Fiedler betreut die Heizkraftwerke der Rhein- Energie.

11 Saubere Energie: Direkt aus Köln Bei der Kraft-Wärme-Kopplung setzt die RheinEnergie auf zukunftsfähige Technik. In Köln-Niehl ist eine weitere Gasund 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 Effizienz. 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 umweltschonend 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 Heizkraftwerke seiner Art. In Planung ist der Bau einer weiteren Anlage ebenfalls auf Basis der Gas- und Dampfturbinentechnik mit Kraft-Wärme-Kopplung. Vier Standorte für effiziente Technik 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 werden. Die eingesetzte Energie stammt aus erneuerbaren Quellen, so verbessert sich die Umweltbilanz der KWK-Anlagen noch weiter. Jede Kilowattstunde Strom vermeidet zusätzlich gut 500 Gramm Kohlendioxid. Deshalb investiert die Rhein Energie auch in den Bau von Biogasanlagen wie etwa am Randkanal Nord bei Dormagen. Im Kölner Norden spart Biogas CO 2 ein Mehr Energie ernten: Der Brennstoff wächst rund um die Biogasanlage, die mit ihrer Wärme wiederum das nahe gelegene Wohngebiet versorgt.

12 Klein, aber fein: Strom und Wärme in Mini Kraft-Wärme-Kopplung gibt es inzwischen auch als Minioder 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 Wirkungsgraden, erklärt Dr. Matthias Dienhart, Leiter Energiewirtschaftliche Grundsatzfragen bei der RheinEnergie. Energie im Eigenheim erzeugen und nutzen Die Kraftwerke im Kleinformat für den heimischen Keller gibt es inzwischen von verschiedenen 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 CO 2 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 gesetzlich garantierte Abnahmevergütung. Von damals bis morgen: die Geschichte der KWK in Köln 1926 Bei Modernisierungsarbeiten im Kraftwerk Köln-Südstadt werden vorsorglich die technischen Voraussetzungen für die spätere Fernwärmeversorgung geschaffen. ( ) 1962 Das Heizkraftwerk Merkenich erzeugt erstmals durch KWK Wärme. Damit ist der Grundstein für die Fernwärme-Versorgung privater Haushalte und Gewerbe gelegt Zum ersten Mal in Deutschland erzeugt ein Kraftwerk in Hamburg Strom und Wärme nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung Der Rat der Stadt Köln beschließt, die Neue Stadt im Kölner Norden mit Fernwärme zu versorgen Mit dem Betrieb des modernisierten Heizkraftwerks Südstadt startet die Versorgung über das zweite Kölner Fernwärmenetz: das Innenstadtnetz.

13 Kraftpaket im Waschmaschinenformat: Bereits seit 2010 forscht die RheinEnergie an dem zukunftsträchtigen Brennstoffzellen-Kraftwerk. 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, sondern auf einer chemischen Reaktion. Das eingesetzte Erdgas wird besonders emissionsarm 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 Das Heizwerk Merheim liefert Wärme ans Netz Nummer drei: das Ostnetz Unter dem Rhein wird der Fernwärmetunnel zwischen dem rechts- und linksrheinischen Fernwärmenetz fertiggestellt Das Großklärwerk Stammheim liefert Strom und Wärme für den Eigenbedarf und zusätzlich Wärme für Wohnungen und 100 Einfamilienhäuser Das Heizkraftwerk Niehl I nimmt den Betrieb auf und wird 2005 durch die Gas- und Dampfturbinenanlage Niehl II abgelöst Bei Dormagen wird Ende des Jahres die Biogasanlage zur Stromund Wärmeproduktion in Betrieb genommen.

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