Kraft-Wärme-Kopplung

Kölner Heizkraftwerke: effiziente Energienutzung durch Kraft-Wärme-Kopplung

Strom und Wärme aus einer Anlage

Aus eins mach zwei: Nach diesem Prinzip funktioniert die umweltschonende Kraft-Wärme-Kopplung (kurz: KWK). In einer KWK-Anlage nutzen wir die Abwärme, die bei der Stromproduktion entsteht, zur Wärme- und erneuten Stromgewinnung. Dadurch werden bis zu 90 Prozent der eingesetzten Energie genutzt. Hinzu kommt, dass mithilfe moderner Gas- und Dampfturbinen-Anlagen jährlich bis zu eine Million Tonnen CO

₂

eingespart werden können. In Niehl, Merkenich und Merheim setzen wir schon seit Jahrzehnten auf Kraft-Wärme-Kopplung.

So funktioniert Kraft-Wärme-Kopplung

Herkömmliche Kraftwerke erzeugen nur Strom. Ohne angeschlossene Wärmeabnehmer geht ein Großteil der Wärme ungenutzt als Abwärme verloren. Das sind rund 60 Prozent der eingesetzten Energie.

In modernen Gas-und Dampfturbinen-Anlagen wie in Niehl wird mit der Abwärme heißer Dampf erzeugt. Mit diesem erwärmen wir Fernwärmewasser. Oder wir versorgen damit produzierende Unternehmen. Der eingesetzte Brennstoff lässt sich auf diese Weise zu fast 90 Prozent nutzen.

Unsere Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen

Kraft-Wärme-Kopplung

Heizkraftwerk Niehl 3

Das Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk HKW Niehl 3 verfügt über die zurzeit modernste und effizienteste Kraft-Wärme-Kopplungs-Technik. Es hat eine elektrische Leistung von 450 Megawatt und 265 Megawatt Fernwärme.

Kraft-Wärme-Kopplung

Heizkraftwerk Niehl 2

Das Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk HKW Niehl 2 stellt insgesamt rund 400 Megawatt elektrische Leistung und im Bedarfsfall bis zu 370 Megawatt Fernwärme bereit. Es speist in das Fernwärmenetz Innenstadt-Deutz ein.

Kraft-Wärme-Kopplung

Heizkraftwerk Merkenich

Das Heizkraftwerk im Kölner Norden versorgt mehrere Stadtteile mit Fernwärme und Strom. Zudem entsteht dort Prozessdampf für die Industrie im Kölner Norden. Neben einem erdgasbetriebenen Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerk ist ein Erzeugungskessel in Betrieb, der mit Braunkohlegranulat befeuert wird. Im Jahr 2025 ist die Stilllegung dieses Braunkohlekessels vorgesehen. Im Zuge von Modernisierungsarbeiten entsteht am Standort zudem eine 50-Megawatt-Wärmepumpe.

Kraft-Wärme-Kopplung

Heizkraftwerk Merheim

Als kleinstes der Kölner Heizkraftwerke hat die Merheimer Anlage trotzdem eine wichtige Funktion: Sie liefert Fernwärme für die umliegenden Stadtteile wie etwa Merheim und Neubrück, darunter auch für das Klinikum Merheim. Außerdem stammt von dort ein Teil des Kölner Stroms. Durch den seit Mai 2023 im Bau befindlichen Fernwärmespeicher soll die Fernwärme-Erzeugung flexibler werden. Zudem ist am Standort eine Solarthermie-Anlage geplant.

Kraft-Wärme-Kopplung

Heizwerk Südstadt

1891 in Betrieb genommen, war es eines der ersten Wechselstromkraftwerke Deutschlands. Heute versorgt die Anlage die Kölner Innenstadt mit Fernwärme.

Gas- und Dampfturbinen-Anlagen

Modernste Erzeugungstechnik

Gas- und Dampfturbinen-Anlagen (GuD-Anlagen) entsprechen der modernsten Erzeugungstechnik, die die Kraftwerkshersteller für Kraft-Wärme-Kopplung gegenwärtig anzubieten haben. Die Gasturbine in der GuD-Anlage funktioniert ähnlich wie ein Flugzeugtriebwerk und verdichtet Verbrennungsluft und Erdgas. Sie treibt einen Generator an und so entsteht Strom.

Die heißen Abgase leisten wertvolle Arbeit: In einem Abhitzekessel erwärmen sie Wasser. Der entstehende Wasserdampf bringt eine Dampfturbine auf Touren, die wiederum den Generator antreibt.

Für die Produktion von Fernwärme zapfen die Kraftwerker an der Dampfturbine einen Teil des Dampfs ab und leiten ihn auf einen Wärmetauscher. Dort überträgt der heiße Dampf seine Wärmeenergie auf das Wasser in den Fernwärmerohren.

Die Kraft-Wärme-Kopplung ist für das Gelingen der Energiewende unverzichtbar. Die hocheffiziente Technik gleicht Schwankungen der Erneuerbaren Energien aus und ermöglicht so deren Ausbau.

Armin Ehret

Leiter HKW Niehl

Grüner Wasserstoff

Ein Meilenstein für den klimaneutralen Betrieb

Bisher werden unsere GuD-Anlagen fossil befeuert. Perspektivisch ist auch der Betrieb mit Wasserstoff möglich. Ein erster Betriebsversuch an einer Gasturbine der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage vom Kraftwerk Donaustadt in Wien, an dem wir beteiligt sind, läuft bereits. Der Wasserstoff wird dort zum Erdgas beigemischt. Ein erster Meilenstein: Der Wasserstoff-Anteil im Gasturbinen-Betrieb konnte an einzelnen Testtagen bereits auf 15 Volumenprozent gesteigert werden. Die Zulassung der Turbine für den Betrieb mit dieser Wasserstoffbeimischung soll im kommenden Jahr erfolgen.

Der Versuch zeigt, dass die Wasserstoff-Beimischung, später dann eine Komplett-Umstellung, ein entscheidender Baustein auf dem Weg zur Wärmewende ist. Daher modernisieren wir die Anlagen des Heizkraftwerks in Merkenich in den kommenden Jahren umfassend. Die umgebaute Anlage wird deutlich effizienter und flexibler sein, auch der Betrieb mit Wasserstoff wird möglich sein. Ein weiterer Meilenstein in der Modernisierung des Heizkraftwerks Merkenich ist die Stilllegung des letzten noch bestehenden Braunkohlekessels im Jahr 2025.