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Klimaschutz und KWK - aktuelle Entwicklungen im Kontext der wirtschaftlichen Randbedingungen und des technologischen Fortschritts

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

<p> <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><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>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/indikator">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><p> KWK-Stromerzeugung <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/biomasse">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> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_kwk-nettostromeerzeugung-nach-et_2025-12-18_0.png"> </a> <strong> KWK: Nettostromerzeugung nach Energieträgern </strong> Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_kwk-nettostromeerzeugung-nach-et_2025-12-18_0.pdf">Diagramm als PDF (431,27 kB)</a></li> </ul> </p><p> KWK-Wärmeerzeugung <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/stromkennzahl">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 %. Infolge der Einsparanstrengungen von Erdgas aufgrund des russischen Angriffskriegs auf die Ukraine ist die KWK-Wärmeerzeugung 2022 um 7 % und 2023 um 8 % gegenüber dem jeweiligen Vorjahr gefallen. Von 2023 auf 2024 ist die KWK-Nettowärmeerzeugung moderat angestiegen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_kwk-nettowaermeerzeugung-nach-et_2025-12-18.png"> </a> <strong> KWK: Nettowärmeerzeugung nach Energieträgern </strong> Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_kwk-nettowaermeerzeugung-nach-et_2025-12-18.pdf">Diagramm als PDF (501,99 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-3_abb_kwk-nettostrom-nettowaermeerzeugung_2023-12-06_0.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (393,19 kB)</a></li> </ul> </p><p> Ziel der Bundesregierung für die KWK-Stromerzeugung <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> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Kohle-HKW-EK-DE-Chem-th (proportional)

größeres Steinkohle-Heizkraftwerk mit Entnahme-Kondensations-(EK) Turbine, Staubfeuerung mit Nass-REA + SCR-DeNOx zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. inkl. Schwermetall- und PCDD/F-Emissionen nach #3. Die zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritte: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 64% nach #2 angenommen. 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,56 bilanziert Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 10000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 100MW Nutzungsgrad: 84,9% Produkt: Wärme - Prozess

Wärme-Prozess-mix-DE-Chemie-Industrie-2000

Wärme aus KWK Prozessen für chemische Grundstoffprozesse mit einer Stromkennzahl von 0,25. Die Verluste der Wärmeleitung (Dampfpipeline) wird nach #1 mit 7% (etwa 92,5%) angenommen. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Wärme - Prozess gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1MW Nutzungsgrad: 93% Produkt: Wärme - Prozess

Kohle-HKW-GD-REA-DE-Chem-th (proportional)

mittleres Steinkohle-Gegendruck-Dampfturbinen-Heizkraftwerk mit QT-REA und NOx-armer Rostfeuerung zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie, alle Daten nach #1, nur Effizienz nach #2, inkl. Schwermetall- und PCDD/F-Emissionen nach #3. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritten: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 84% nach #2 angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,208m bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 8000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 50MW Nutzungsgrad: 84,9% Produkt: Wärme - Prozess

Gas-HKW-GuD-gross-DE-Chem-th (proportional)

Erdgas-Gas-und-Dampfturbinen- (GuD) Heizkraftwerk (HKW) in Deutschland mit Low-NOx-Brennkammer, Daten aus #2 aktualisiert durch Hersteller-Angaben (#1), CO-Emissionen korrigiert auf 50 mg/m3. Prozess dient zur Produktion von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Annahmen nach #3: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 90% zugeteilt analog dem eines Gaskessels. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 89% nach #3 angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,25 zu 85% bilanziert. Auslastung: 6000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase Flächeninanspruchnahme: 22500m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 450MW Nutzungsgrad: 90% Produkt: Wärme - Prozess

Gas-HKW-GuD-gross-DE-Chem-el (proportional)

Erdgas-Gas-und-Dampfturbinen- (GuD) Heizkraftwerk (HKW) in Deutschland mit Low-NOx-Brennkammer, Daten aus #2 aktualisiert durch Hersteller-Angaben (#1), CO-Emissionen korrigiert auf 50 mg/m3. Prozess dient zur Produktion von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Annahmen nach (#3): 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 90% zugeteilt analog dem eines Gaskessels. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 89% nach (nach #3) angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,25 zu 85% bilanziert. Auslastung: 6000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Gase Flächeninanspruchnahme: 22500m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 15a Leistung: 450MW Nutzungsgrad: 85% Produkt: Elektrizität

Kohle-HKW-GD-REA-DE-Chem-el (proportional)

mittleres Steinkohle-Gegendruck-Dampfturbinen-Heizkraftwerk mit QT-REA und NOx-armer Rostfeuerung zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie, alle Daten nach #1, nur Effizienz nach #2. Die Zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritten: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt. 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 84% nach #2 angenommen 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,208m bilanziert. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 8000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 50MW Nutzungsgrad: 84,9% Produkt: Elektrizität

Kohle-HKW-EK-DE-Chem-el (proportional)

größeres Steinkohle-Heizkraftwerk mit Entnahme-Kondensations-(EK) Turbine, Staubfeuerung mit Nass-REA + SCR-DeNOx, alle Daten nach #1, nur Effizienz nach #2. Prozess dient zur Bereitstellung von Dampf und Strom in der chemischen Grundstoffindustrie. Die zuordnung der Nutzungsgrade von Strom und Dampf basiert auf folgenden Schritte: 1) dem Dampf wird ein Nutzungsgrad von 85% zugeteilt 2) insgesamt wird eine Brennstoffausnutzung von 64% nach #2 angenommen. 3) der Stromnutzungsgrad wird aus der Bilanz mit einer Stromkennzahl von 0,56 bilanziert Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Brennstoffe-fossil-Kohle Flächeninanspruchnahme: 10000m² gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 25a Leistung: 100MW Nutzungsgrad: 42,9% Produkt: Elektrizität

El-KW-Park-DE-2000-Chem-Industrie

Stromversorgung der chemischen Grundstoffindustrie in Kraft-Wärme-Kopplung mit einer Stromkennzahl von 0,25. 66% des Stromes wird aus dem NEtz bezogen, 33% des Stromes wird in Eigenerzeugung (KWK) hergestellt. Der MIx nach #1 beinhaltet eine Differenzierung der Stromerzeugungsarten nach Technologie (Gegendruck- Entnahmekondensations-turbine etc.) jedoch keine Differenzierung nach Brennstoffart für Gegendruckturbine, Entnahme-Kondensationsturbine und Kondensationskraftwerk. Für die Anlagentypen Gegendruckturbine und Entnahme-Kondensationsturbine wird ein Steinkohlekraftwerk angenommen. Das Kondensationskraftwerk wird durch den Netzbezug substituiert. Anlagentyp Anteil-Strom (Eigenerzeugung) Anteil-Strom (Gesamt) Gegendruckturbine 0,546 0,182 Entnahmekondensationsturbine 0,088 0,029 Gasturbine mit Zusatzfeuerung 0,304 0,101 Kondensationskraftwerk 0,061 0,020 Netzbezug Netz 0,667

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