Download als pdf, 2,4 MB - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

2.3.4 Anforderungen an Kraftwerke im Verbundnetz und Regelung
In Wärmekraftwerken wird die produzierte Leistung meist durch Steuerung von Turbine und Heizleistung
dosiert. Dabei wird der Brennstoffmassenstrom geändert, was Einfluss auf die Heizleistung
hat, die wiederum die Temperatur des Frischdampfes bestimmt, der in die Turbine eingeleitet wird.
Bei Dampfturbinen hat sich die sogenannte Gleitdruckregelung etabliert, bei der Frischdampfdruck
und Massenstrom variiert werden, während sich der Volumenstrom durch die Turbine nicht ändert.
In Gasturbinen erfolgt die Leistungssteuerung ebenfalls über die Korrektur der Brennstoffzufuhr.
Gasturbinen haben außerdem den Vorteil, dass sie aus dem Stillstand nur etwa 15 Minuten bis zum
Erreichen des Volllastbetriebs brauchen. 106
2.3.5 Dampfkraftwerke
Im Folgenden soll ein grober Überblick über Dampfkraftwerke gegeben werden. Wichtige einzelne
Bestandteile werden in den Abschnitten danach behandelt.
Der in Dampfkraftwerken angewandte Prozess ist der Clausius-Rankine-Vergleichsprozess, der im
Unterkapitel 2.1.7 vorgestellt wurde. Der Kreislauf im Dampfkraftwerk besteht aus einem Vorwärmer
und einem Überhitzer, in denen der Dampf auf den Zustand gebracht wird, in dem er auf die
Turbine trifft. An den Überhitzer schließt sich ein Turbinensatz an, der mit einem Generator gekoppelt
ist. Nach der Turbine wird der Dampf im Kondensator kondensiert und das Wasser mit der
Kondensatpumpe in den Vorwärmer befördert, in dem die sogenannte regenerative Speisewasservorwärmung
von statten geht. Anschließend wird das Wasser in den Speisewasserbehälter geleitet,
von wo es die Speisewasserpumpe entnimmt und auf einen Druck von 200 bis 300 bar bringt. Danach
durchläuft das Wasser wieder den Vorwärmer und den Überhitzer, womit sich der Kreislauf
schließt. Als Arbeitsmittel ist Wasser üblich, das auch als Speisewasser bezeichnet wird. 107
Die Energieumwandlungen, die im Dampfkraftwerk passieren, lassen sich abgrenzen. Die erste
Umwandlung geschieht in der Feuerungsanlage, wo die im Brennstoff chemisch gebundene Energie
in die in den entstehenden Rauchgasen enthaltene thermische Energie überführt wird. Die Rauchgase
geben ihre thermische Energie an den Kesselheizflächen an das Arbeitsfluid ab, das auf einen
Druck von etwa 200 bar und eine Temperatur von ungefähr 540°C gebracht wird. In der Turbine
wird nun die Enthalpie des Dampfes in mechanische Energie umgewandelt. Der Dampf expandiert
vom Eintritt bis zum Austritt aus der Turbine etwa um das 2.000 fache. Nach Austritt aus der Turbine
wird der Dampf im Kondensator verflüssigt. Die mechanische Energie der Turbine wird durch
einen Generator, der auf dem Prinzip der Induktion basiert, in elektrische Energie umgewandelt. 108
Die benötigte thermische Energie kann von verschiedenen fossilen Energieträgern, von Biomasse,
Abfall, aus Kernspaltung oder Solarenergie stammen. Je besser der Brennstoff ist, desto höhere
Drücke und Temperaturen des Dampfes können erzielt werden und somit auch ein höherer Wirkungsgrad.
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106 Zahoransky, 2010, S. 34f und S. 146
107 Heuk, 2010, S. 7ff
108 Strauß, 2009, S. 105f
109 Zahoransky, 2010, S. 28
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