Wärmekraftwerke

Die Wärme aus Verbrennungsprozessen wird genutzt, um mittels Turbinen und Generatorenelektrischen Strom zu erzeugen.

In einem großen Heizkessel werden Brennstoffe wie Kohle, Heizöl oder Gas verbrannt. Die entstehende hohe Temperatur bringt Wasser zum Verdampfen. Der Dampf hat eine Temperatur vonetwa 500 °C und einen gewaltigen Druck von 200 bar. Dadurch strömt der Dampf mit hoher Geschwindigkeit durch Düsen auf Turbinenräderund treibt diese an. Dabei nehmen Druck und Temperatur ab. Meist werden mehrere Turbinen nacheinander für Hoch-, Mittel- und Niederdruck eingesetzt. Der verbleibende Dampf wird wieder zu Wasser kondensiert, in den Kreislauf rückgeführt und dann erneut verdampft.

Die Rauchgase, die beim Verbrennungsprozess entstehen, werden in mehreren Stufen gereinigt und fast vollständig von Schadstoffen befreit. Allerdings kann das Kohlenstoffdioxid, das bei jeder Verbrennung entsteht, nicht entfernt werden.

Der warme Dampf kann nicht nur zu Wasser kondensiert und wiederverdampft werden, sondern auch zu Heizzwecken verwendet werden. Dabei erhitzt der Dampf in einem Wärmemischer Wasser auf Temperaturen um hundert Grad. Dieses wird über Leitungen zu Wohn- oder Industrieanlagen geführt und dient meist der Raumheizung. Das gekühlte Wasser wird wieder zum Wärmemischer zurückgeleitet.

Bei Kraft-Wärme-Kopplungen sinkt zwar der elektrische Wirkungsgrad, weil Dampf für die Wärme-Kopplung abgeleitet wird. Aber insgesamt steigt der Wirkungsgrad des Kraftwerks.

In den Brennkammern wird Erdgas oder Heizöl mit komprimierter Luft verbrannt. Die Verbrennungsgase stehen unter hohem Druck und treiben die Turbinen an. Eine Gasturbine kann bereits wenige Minuten nach dem Start Energie liefern. Die Abwärme wird über Wärmetauscher genutzt.

Eine Sonderform ist die Kombination der beiden Kraftwerksarten. Die Wärme der heißen Abgase der Gasturbinen wird zur Erzeugung von Dampf für Dampfturbinen genutzt. Dabei wird die Energie des Brennstoffs bestmöglich ausgenützt.

Sie sind im Prinzip Dampfturbinenkraftwerke. Allerdings wird die Wärme zur Dampferzeugung aus Kernspaltungsprozessen im Reaktor gewonnen. In Österreich ist seit der Volksabstimmung 1978 der Einsatz von Kernkraftwerken verboten.

Gekrümmte lange Spiegel lenken die Sonnenstrahlen auf Rohre, in denen Flüssigkeit erhitzt wird (siehe die Zeichnung). Bei einem Solarturm sind mehrere Spiegel auf einen einzelnen Behälter mit Flüssigkeit gerichtet. Dabei wird eine kleinere Menge Flüssigkeit auf eine höhere Temperatur gebracht als bei einer Röhrenanlage. Der erzeugte Dampf treibt Turbinen an, um elektrische Energie zu gewinnen.

Moderne Abfallverbrennungsanlagen liefern elektrischen Strom und Fernwärme. Ein Beispiel dafür ist die Müllverbrennungsanlage Spittelau in Wien, die im Bild zu sehen ist. In dieser werden jährlich etwa 260 000 Tonnen Restmüll verbrannt. Die dabei anfallende Wärme wird teilweise zum Betrieb eines Wärmekraftwerks, teilweise zur Einspeisung ins Fernwärmenetz genutzt. Die jährliche Stromerzeugung beträgt etwa 40 000 MWh, die abgegebene Wärme etwa 480 000 MWh.