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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. 109 106 Zahoransky, 2010, S. 34f und S. 146 107 Heuk, 2010, S. 7ff 108 Strauß, 2009, S. 105f 109 Zahoransky, 2010, S. 28 34
2.3.5 Dampfkraftwerke Kommt in einem Dampfkraftwerk Kraft-Wärme-Kopplung zum Einsatz, so spricht man von einem Dampfheizkraftwerk. Dabei findet keine Erhöhung des Wirkungsgrad des Dampfkraftprozesses statt, allerdings wird die Brennstoffenergie besser ausgenutzt. In Abbildung 15 ist eine Schaltskizze eines Dampfkraftwerks dargestellt. Zusätzlich zu obigen Ausführungen, sind hier noch mehrere Vorwärmstrecken eingefügt. Außerdem sind an vielen Stellen der Druck und die Temperatur des Arbeitsmittels angegeben, sowie, ob es gerade flüssig oder gasförmig ist. Abbildung 15: Prinzipieller Aufbau eines Dampfkraftwerks 35
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3.9.2 Vorschlag für einen Stundenv
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3.9.3 Versuch zur Wasserturbine Abb
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4 Schlusswort 4 Schlusswort In der
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