Sicherheit durch flexible und hochdynamische KWK

Das Osterpaket des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWK) enthält auch Änderungen, die das KWKG betreffen. Im Schwerpunkt beinhaltet der Referentenentwurf vom 4. März 2022 im Vergleich zum KWKG 2020, das seine beihilferechtliche Genehmigung erst im Juli 2021 erhielt und bis 2026 gültig ist, folgende Neuerungen: Er sieht eine weitere Verringerung der Vollbenutzungsstunden auf 2.500 in 2030 ohne Anpassung der KWK-Vergütung vor. KWK-Anlagen sollen perspektivisch Wasserstoff nutzen können.

Der Entwurf sieht vor, dass Neugenehmigungen mit einer elektrischen Leistung ab 10 MW ab dem 30. Juni 2023 auf 100 % Wasserstoff umrüstbar sein müssen. Ab 2023 entfällt Biomethan als förderfähiger Brennstoff. Zudem ist die Absenkung der Ausschreibungsgrenze für iKWK-Anlagen auf 500 kW bis 10 MW von jetzt ab 1 MW vorgesehen. Auch in der Wärmenetzförderung wird das 50-Prozent-Ziel für klimaneutrale Wärme aus dem Koalitionsvertrag angestrebt.

Der B.KWK sieht eine Verwendung von Biomethan aus Nawaro-Biogas bis heute im EEG, da die EEG-Vergütung für diese Anlagen über 20 Jahre gezahlt wird. Die Betreiber von Anlagen nach dem KWKG nutzen bereits Abfallbiomethan auch aus dem Europäischen Wirtschaftsraum zur Dekarbonisierung der Wärme, wie es im GEG und BEG für die Gebäudewirtschaft vorgeschrieben ist. Daher darf es keinen Ausschluss von Abfallbiomethan im KWKG geben.

Die Hersteller von KWK-Anlagen im B.KWK können schon heute alle Neuanlagen für eine Wasserstoffbeimischung nach DVGW G 260 liefern und sie bei Bedarf auf 100 % Wasserstoffbetrieb nachrüsten. Mehrere Hersteller stellen bereits BHKW für reinen Wasserstoffbetrieb bereit. Und einige KWK-Anlagen werden schon seit mehreren Jahren erfolgreich mit Wasserstoff betrieben.

Die Absenkung der förderfähigen Stunden, ohne die Ergebnisse der für dieses Jahr geplanten Evaluation des KWKG abzuwarten, ist als negativ zu bewerten, da durch die unsicheren Rahmenbedingungen dringend benötigte Investitionen in KWK-Anlagen verhindert werden. Viele KWK-Anlagen werden bereits strommarktdienlich gefahren, weil der Einsatz anhand der Strombörsenpreise optimiert wird und die Wärmenutzung mit großen Wärmespeichern verschoben wird. Für kleinere Anlagen fehlen allerdings die Anreize, da das jetzige KWKG hier keine Preisanreize setzt und die Vollbenutzungsstunden pauschalisiert.

Positiv ist die Absenkung der iKWK-Ausschreibungsgrenze auf 500 kW zu sehen. Jedoch fehlt eine deutliche Erhöhung des Ausschreibungsvolumens.

Flexibilitätsoptionen in der Praxis mit Potenzialen für grüne Wärmenetze

In der Regel optimieren die KWK-Anlagenbetreiber bereits heute den Einsatz ihrer Anlagen. Ziel ist es, den Wärmebedarf zu decken und die Stromerzeugung in Zeiten zu legen, in denen der höchste Ertrag am Strommarkt erzielt werden kann. Der Logik des Marktes folgend, sind die Börsenpreise dann besonders hoch, wenn am Markt Knappheit herrscht. Beispiele von kleinen Mittelstädten wie Lemgo oder Schwäbisch Hall über Großstädte wie Nürnberg und Kiel bis hin zur Metropole Berlin zeigen, wie Anlagenbetreiber in den verschiedensten Regionen Deutschlands ihre Anlagen den Preissignalen folgend einsetzen.

Anders als oft unterstellt, liegt bei der Stromerzeugung keine Abhängigkeit der KWK-Anlagen von der Wärmelast vor, da die Erzeugung durch Wärmespeicher oder Rückkühlwerke entkoppelt wird. Hier ist zu unterscheiden zwischen der bevorzugten Nutzung der Anlagen im KWK-Betrieb mit Wärmeauskopplung im KWKG und der Nutzung ohne Wärmeauskopplung im reinen Kondensationsbetrieb ohne KWKG-Zuschlag, die nur bei Stromvorrang ökonomisch und ökologisch sinnvoll ist. Ein gleitender Übergang vom 100-Prozent-KWK-Betrieb in den Kondensationsbetrieb bei gleichzeitiger Nutzung von Speicherkapazitäten sichert höchste Flexibilität der KWK-Kraftwerke als Residualstromerzeuger.

Die Volatilität der Wind- und PV-Stromerzeugung wird mit diesen Systemen bestmöglich klimaschonend ausgeglichen: Liegt absolut kein Wärmebedarf vor, erzeugt die Anlage mit den Kühlwerken Kondensationsstrom wie das Kraftwerk auf der grünen Wiese. Aber genau in dem Moment, in dem irgendwo im angeschlossenen Wärmenetz ein geringer Wärmebedarf vorliegt, wird die Wärmevernichtung reduziert und die Wärme stattdessen genutzt. Das kann das Kraftwerk auf der grünen Wiese nicht bieten.

Die Flexibilität derartiger KWK-Anlagen besteht somit nicht nur in der sehr schnellen Anpassung der elektrischen Leistung an den Bedarf im Stromsystem, sondern auch in einer hochflexiblen Fahrweise in Bezug auf den Wärmebedarf im Fernwärmesystem.

Für eine treibhausgasneutrale Wärmeversorgung ist ein massiver Ausbau der leitungsgebundenen Wärmeversorgung mit erneuerbaren Energien erforderlich. Dazu leisten innovative KWK-Systeme (iKWK) auf kommunaler Ebene bereits heute einen Beitrag zur Erhöhung der erneuerbaren Energien im Wärmesektor, indem sie beispielsweise Umweltwärme mit Wärmepumpen oder Solarthermie einbinden und durch Power-to-Heat-Anlagen negative Residuallast bereitstellen.

Bürgerenergiegenossenschaften, Contractoren und Kommunalunternehmen betreiben Wärmenetze, die aus Biogasanlagen mit BHKW oder aus Holzheizkraftwerken gespeist werden. Abfallbiomethan, Erdgas und zukünftig Wasserstoff sowie grüne Gase etwa aus Abfallholz sind die Brennstoffe, die in der Schlüsseltechnologie Kraft-Wärme-Kopplung im KWKG genutzt werden. Sie sind elementarer Bestandteil einer heimischen Grüngaswärmewirtschaft.

KWK für Versorgungssicherheit in der Quartiersversorgung und Wohnungswirtschaft

Vom Objektbereich bis auf Quartiersebene trägt die Stromerzeugung der KWK-Anlage gerade im Winter zur Netzentlastung und direkt zur Versorgung der Wärmepumpen bei, genau dann, wenn diese eine geringe Leistungszahl (COP) haben. Dezentrale KWK-Anlagen im Objekt und im Quartier leisten einen wichtigen Beitrag für sozial gerechte Strom- und Wärmepreise für Mieterinnen und Mieter sowie deren Teilhabe an der Energiewende durch direkte Energienutzung im Objekt.

In Kombination mit Photovoltaik ist die KWK ideal einsetzbar, da sich Hocheffizienz in der Heizperiode mit der ganzjährigen Stromerzeugung erneuerbar zu einem zellularen Energiesystem verbindet, das sich nicht nur bilanziell, sondern auch physikalisch weitgehend vollständig ausgleicht. Dies dient einer flächendeckenden Systemstabilität der Verteilnetze und schafft die Voraussetzung für einen sicheren und gleichzeitigen Hochlauf von Wärmepumpen und Elektromobilität in der Sektorkopplung.

Industrie-KWK zur Eigenversorgung und zum Residuallastausgleich

Obwohl die Mehrheit der Industrie-KWK-Anlagen zuvorderst zur Nutzung für den eigenen Wärme- und Strombedarf eingesetzt wird, sind sie mit dem Strom- und nicht selten auch mit dem lokalen Wärmenetz verbunden. Sie könnten bei entsprechenden Anreizen positive und negative Regelleistung bereitstellen. Angepasste veränderte energiewirtschaftliche Rahmenbedingungen würden es ermöglichen, die KWK-Anlagen auch in der Industrie anstatt wie bisher auf hohe jährliche Vollbenutzungsstunden künftig als hochverfügbare Residualerzeuger-Anlagen in Verbindung mit Wärmespeichern und angepassten Wärmeverteilungs-Infrastrukturen, als Netzersatzanlage und/oder „Schwarzstart“-Anlage auszulegen.

Analog zu den KWK-Anlagen in der leitungsgebundenen Versorgung bilden Wärmepumpensysteme und Power-to-Heat-Lösungen eine ideale Ergänzung zur KWK-Anlage. Diese Kombination ermöglicht eine optimale strommarktdienliche Flexibilisierung der Industrieunternehmen und dadurch die

• 1. Minimierung des Strommarkt- und Brennstoffpreisrisikos,
• 2. Verbesserung der Klimabilanz mit Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit,
• 3. dezentrale, effizienzoptimierte und CO2-emissionsreduzierte Bereitstellung von Residuallast zur technischen und wirtschaftlichen Sicherung des gesamten Strommarkts.

Fazit

Zur Ausschöpfung der KWK-Potenziale zur Residuallastdeckung und Versorgungssicherheit gerade auch in der Wärmeversorgung braucht es ein Neudenken der gesetzlichen Rahmen- und Förderbedingungen hin zu einer netzdienlichen Förderung von Stromerzeugungsanlagen zum Anreiz einer hauptsächlich netzdienlichen Betriebsweise und einer hocheffizienten Nutzung der eingesetzten Brennstoffe. 

*Claus-Heinrich Stahl* ist Präsident des Bundesverbands Kraft-Wärme-Kopplung (B.KWK)