Anlagen, die neben Strom auch Nutzwärme bereitstellen, lassen sich unter der Bezeichnung Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zusammenfassen. Kraft-Wärme-Kopplung kann mithilfe verschiedener Technologien und unter Nutzung unterschiedlicher Brennstoffe realisiert werden. Den Anlagen gemeinsam ist, dass sie in der Nähe der Wärmeabnehmer arbeiten.

Die Funktionsweise einer KWK-Anlage lässt sich wie folgt skizzieren: Die Verbrennungskraftmaschine (z. B. ein Motor oder eine Gasturbine) treibt einen Generator an und stellt dadurch elektrischen Strom zur Verfügung. Ggf. kann der Motor auch direkt eine Maschine oder einen Verdichter (z. B. bei der Drucklufterzeugung) antreiben.

Die Abwärme, welche im Motorblock anfällt (Kühlwasser, Öl), wird über einen Wärmetauscher zur Heizwassererwärmung verwendet. Die im Abgas enthaltene Energie wird je nach Anlage zur Dampferzeugung (Prozesswärme) genutzt und/oder mittels Wärmetauscher zur Brauchwassererwärmung verwendet.

Technologien und Anwendungsfelder

Als konventionelle Technologien  zur Kraft-Wärme-Kopplung stehen der Dampfmotor , der Verbrennungsmotor  sowie die Gasturbine  zur Verfügung. Neuere Technologien wie die Brennstoffzelle  oder der Stirlingmotor  erweitern die Palette.

Die Motorheizkraftwerke unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Art der Abwärme. Während bei Verbrennungsmotoren der größte Teil der Abwärme im Kühlwasser anfällt, wird die Wärme beim Gasturbinenprozess in einem höheren Temperaturbereich über das Abgas abgegeben.

Daraus resultieren u. a. auch die unterschiedlichen Anwendungsfelder dieser beiden Technologien. So werden Gasturbinen insbesondere im Bereich der Industrie zur Bereitstellung von Niedertemperatur-Prozesswärme (bis 500°C) eingesetzt, während die Motorenanlagen vor allem im Bereich der Raumwärmetemperatur-Bereitstellung ihre Anwendung finden.

Aufbau

In den meisten Fällen setzt sich eine BHKW-Anlage aus folgenden Hauptkomponenten zusammen:

• Motor, Gasturbine, Brennstoffzelle oder Stirlingmotor als Generatorantrieb
• Generator zur Stromerzeugung
• Wärmetauschersysteme zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus Abgas, Motorabwärme und Ölkreislauf
• Diverse elektrische Schalt- und Steuereinrichtungen zur Stromverteilung bzw. zum Kraftmaschinenmanagement
• Hydraulische Einrichtungen zur Wärmeverteilung

Insbesondere im Bereich der Raumwärmebereitstellung wird das BHKW-System meistens durch einen konventionellen Heizkessel (Spitzenlastkessel) sowie einen Wärmespeicher ergänzt.