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Stromerzeugung in thermischen Kraftwerken

Neben der Stromerzeugung in klassischen Wärmekraftwerken entwickelt die Industrie Erdgas-Kombikraftwerke und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die eine diversifizierte Stromerzeugung mit geringen CO2-Emissionen ermöglichen. Das Besondere an diesen Kraftwerken: Sie verbessern die Energieeffizienz, sichern die Stromversorgung und ermöglichen es, sehr schnell auf Stromverbrauchsspitzen zu reagieren.

Das Modell eines diversifizierten Kraftwerksparks gewährleistet eine zuverlässige und sichere Stromversorgung sowie Energiequellen mit immer geringerem CO2-Ausstoß wie Erdgas und erneuerbare Energien. Dies ist mehr eine Energierevolution als ein einfacher Übergang.

Der in thermischen Kraftwerken erzeugte Strom basiert auf verschiedenen Technologien:

  • Herkömmliche Wärmekraftwerke: Sie werden auch als Flammenkraftwerke bezeichnet und arbeiten mit der Energie, die von einem Dampfkessel erzeugt wird, der mit Kohle, Erdgas, Heizöl, aber auch mit Biomasse befeuert wird. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator antreibt, um Strom zu erzeugen.
  • Gas- und Dampfturbinen-Kombikraftwerke: Sie kombinieren eine Gasturbine mit einem herkömmlichen Wärmekraftwerk, um Strom zu erzeugen. Anders als bei herkömmlichen Wärmekraftwerken wird die Restenergie des Gases für einen anderen Zyklus genutzt. Dies ist einer der Gründe, warum der Wirkungsgrad dieser Kraftwerke höher ist (über 56 %), wodurch die CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken begrenzt werden.
    Das Gas tritt zunächst in der Verbrennungsturbine in Aktion. Anschließend erzeugt es Dampf, der eine weitere Turbine antreibt. Verbrennungsturbine und Dampfturbine arbeiten dann als Duo, um einen oder mehrere Generatoren anzutreiben und den Strom zu erzeugen.
  • Verwertung von Stahlgasen: Die Stromerzeugung kann auch durch die Rückgewinnung und Verwertung von Stahlgasen (Hochofengas, Kokereigas oder Stahlwerksgas) erreicht werden, und zwar in einem herkömmlichen Kessel (eine Technologie, die mit herkömmlichen Wärmekraftwerken vergleichbar ist) oder in einem Abhitzekessel eines Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerks.
  • Gasturbinen und Turbojets: Gasturbinen und Turbojets werden hauptsächlich zur Unterstützung der Stromerzeugung in anderen Wärmekraftwerken eingesetzt und können bei Störungen anderer Produktionseinheiten oder bei unerwarteten Verbrauchsspitzen sehr schnell einspringen. Der Kompressor saugt Luft an, komprimiert sie und spritzt sie in die Brennkammer. Dort wird Erdgas (Gasturbine) oder Kerosin (Turbojet) eingespritzt, um verbrannt zu werden. Die heißen Verbrennungsgase treiben die Turbine an, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt.
  • Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK): Sie erzeugen gleichzeitig Wärme (primär) und Strom (sekundär) in derselben Anlage und mit einem einzigen Brennstoff. Dabei handelt es sich um eine sehr energieeffiziente Anlage. Durch die Rückgewinnung von Wärmeenergie, die normalerweise bei der Stromerzeugung verloren geht, können diese Anlagen Strom und Wärme mit einem Wirkungsgrad von fast 90 % erzeugen, was insbesondere für Industrieanlagen von großem Interesse ist.
    Der Gasmotor treibt in der KWK einen Generator an, der den elektrischen Strom erzeugt. Die Wärme aus den Kühlkreisläufen des Motors und der Verbrennungsgase erwärmt über Wärmetauscher einen Wasserkreislauf.

Auf dem Weg zu einem zunehmend dekarbonisierten Stromerzeugungsmix

Die Industrie strebt eine führende Rolle bei der Energiewende an. Die Strategie der Unternehmen beruhen auf der Entwicklung von Aktivitäten mit geringen Kohlenstoffemissionen, Gasinfrastrukturen und integrierten Lösungen, die privaten und gewerblichen Kunden angeboten werden. Durch Rohrbündelwärmetauscher von Luwinox kann dabei der Wirkungsgrad der Anlagen signifikant erhöht werden.

Gas-Kombikraftwerke tragen dazu bei, die Stabilität des Stromnetzes in Zeiten von Stromverbrauchsspitzen oder von Produktionsrückgängen bei erneuerbaren Energien (Wasserkraft, Solarenergie, Windkraft, Biomasse oder Geothermie) aufgrund ihrer Intermittenz zu gewährleisten.

Erdgas ist ein flexibler, effizienter, leicht zu lagernder und zu transportierender Brennstoff, der in Zeiten hoher Nachfrage eine wichtige Rolle bei der Stromversorgung spielen wird. Darüber hinaus ist es als die sauberste fossile Ressource bekannt: Die CO2-Emissionen sind nur halb so hoch wie die von Kohle.

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