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Verstromung

Unter der Verstromung eines Energieträgers (in der Regel eines Brennstoffs) versteht man seine Verwendung zwecks Gewinnung elektrischer Energie (= Stromerzeugung). Die Verstromung kann in einem großen Kraftwerk erfolgen oder aber in einer kleinen dezentralen Anlage. Beispielsweise wird Biogas oft nahe am Ort der Erzeugung in einem Kleinkraftwerk basierend auf einem Gasmotor verstromt. Unter Umständen (aber eher selten) ist Kraft-Wärme-Kopplung möglich, also die gleichzeitige Nutzung der erzeugten Wärme.

Die Verstromung ist eine Alternative zur Gewinnung von Nutzwärme durch einfaches Verbrennen in einem Heizkessel. Diese Möglichkeiten vergleichen sich beispielsweise bei Erdgas wie folgt:

• In Heizkesseln wird aus Erdgas mit hohem Wirkungsgrad Niedertemperaturwärme als Heizwärme oder für Warmwasser gewonnen. Moderne Brennwertkessel erreichen bei Volllast Wirkungsgrade von rund 95 % bezogen auf den Brennwert oder etwas über 100 % bezogen auf den Heizwert. Der mittlere Nutzungsgrad innerhalb eines Jahres liegt deutlich tiefer wegen der Energieverluste in den Stillstandszeiten – realistische Werte liegen bei modernen Geräten in der Größenordnung von 95 % bezogen auf den Heizwert, hängen aber deutlich von der benötigten Vorlauftemperatur ab.
• In einem großen Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk wird mit einem Wirkungsgrad von meist über 50 %, heute auch bis zu ca. 60 % elektrische Energie gewonnen, wobei die entstehende Abwärme meist ungenutzt bleibt.

Die Verstromung erscheint also auf den ersten Blick als eine wesentlich weniger effiziente Art der Nutzung des Brennstoffs Erdgas. Eine genauere Betrachtung legt jedoch den gegenteiligen Schluss nahe. Hierbei ist zu beachten, dass unterschiedlich wertvolle Energiearten gewonnen werden. Für einen sinnvollen Vergleich kann angenommen werden, dass die Erzeugung von Heizwärme das Ziel ist. Hierzu wird die elektrische Energie auf dem GuD-Kraftwerk für den Antrieb einer Wärmepumpe genutzt. Auch unter Einbeziehung von Übertragungsverlusten bei der elektrischen Energie ist ein elektrischer Wirkungsgrad von 55 % bis zur Steckdose beim Verbraucher realistisch. Dies kombiniert mit einer moderaten Jahresarbeitszahl von 3 der Wärmepumpe ergibt eine Ausbeute von 165 % an Heizwärme bezogen auf den Heizwert des Erdgases. Dieser Wert ist weitaus besser als die möglichen 95 % eines Brennwertkessels.

Im genannten Beispiel ist der Effizienzvorteil der Verstromung besonders groß. Dieser Vorteil kann verschwinden oder in einen Nachteil verkehrt werden, wenn die Verstromung in einem Kraftwerk mit geringem Wirkungsgrad erfolgt (etwa einem Kleinkraftwerk mit Gasmotor und ohne Abwärmenutzung). Selbstverständlich wäre auch die Heizwärmeerzeugung in einer Elektroheizung anstatt mit einer Elektrowärmepumpe sehr ineffizient.

Die Verstromung eines Brennstoffs kann auch dann wirtschaftlich attraktiver sein, wenn die Energieeffizienz geringer ist als bei der Wärmenutzung. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Brennstoff an einem abgelegenen Ort anfällt, an dem keine Wärmenutzung möglich ist und ein Transport an einen anderen Ort zu aufwendig wäre. Beispielsweise wird Biogas häufig am Ort der Erzeugung verstromt, weil die anfallende Menge zu gering wäre für den Transport mit einer Pipeline. Ein Stromanschluss für die Einspeisung ist jedoch oft schon vorhanden. Die Verstromung vermeidet zudem auch das Problem des Methanschlupfs, das im Artikel über Biogas diskutiert wird.

Für manche Energieträger ist kaum eine andere Verwendung als die Verstromung möglich. Beispielsweise lässt sich Braunkohle kaum anders nutzen. Jedoch kann dann die Verstromung mit Kraft-Wärme-Kopplung die Energieeffizienz erhöhen.

Siehe auch: elektrische Energie, Energieträger, Brennstoff