Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, Energie zu erzeugen, abhängig von der Art des verwendeten Brennstoffs und dem Ort oder der Methode, mit der dies geschieht. Konventionelle Wärmekraftwerke, auch Thermokraftwerke genannt, nutzen fossile Brennstoffe zur Erzeugung elektrischer Energie. Viele Menschen wissen nicht, was ein Wärmekraftwerk ist.
In diesem Artikel möchten wir Ihnen erklären, was ein Wärmekraftwerk ist, welche Eigenschaften es hat und wie es elektrische Energie erzeugt.
Was ist ein Wärmekraftwerk?
Die konventionelle thermische Kraftwerke, auch thermoelektrische Kraftwerke genannt, nutzen fossile Brennstoffe (Erdgas, Kohle oder Heizöl), um durch einen thermischen Wasserdampfkreislauf Strom zu erzeugen. Der Begriff „konventionell“ wird verwendet, um sie von anderen thermischen Kraftwerken wie GuD- oder Kernkraftwerken zu unterscheiden. Diese Anlagen erzeugen elektrische Energie, indem sie die chemische Energie von Kraftstoffen in thermische Energie umwandeln, die dann in mechanische Energie und schließlich in Elektrizität umgewandelt wird.
Seine Hauptbestandteile sind:
- Kessel: Raum, der durch die Verbrennung von Kraftstoff Wasser in Dampf umwandelt. Dabei wird die chemische Energie des Kraftstoffs in thermische Energie umgewandelt.
- Spulen: Rohre, durch die Wasser zirkuliert und dort in Dampf umgewandelt wird. Das Verbrennungsgas gibt seine Wärme an das Wasser ab.
- Dampfturbine: Maschine, die Wasserdampf sammelt und aufgrund eines Druck- und Temperatursystems die Welle, die durch die Turbine läuft, in Bewegung versetzt. Diese Turbinen verfügen normalerweise über mehrere Körper (Hoch-, Mittel- und Niederdruck), um den Dampf optimal zu nutzen.
- Generator: Maschine, die erzeugte mechanische Energie durch elektromagnetische Induktion in Elektrizität umwandelt. Die Turbinenwelle ist mit dem Generator verbunden, der dreiphasigen Wechselstrom erzeugt.
Betrieb eines Wärmekraftwerks
Der Betrieb eines konventionelles Wärmekraftwerk kann in mehrere Phasen unterteilt werden. Zunächst einmal die Kraftstoff Es wird in einem Kessel verbrannt und erzeugt eine große Wärmemenge. Diese Hitze ist gewohnt Wasser zu erhitzen, der in Hochdruck- und Hochtemperaturdampf umgewandelt wird.
Dieser Dampf wird zu den Turbinen geleitet, wo er Druck auf die Turbinenschaufeln ausübt und die Turbine in Rotation versetzt. Er Turbinenbewegung Es erzeugt mechanische Energie, die schließlich im Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.
Der erzeugte Strom durchläuft einen Transformator, wo seine Spannung ansteigt, um über große Entfernungen im Stromnetz verteilt zu werden.
Sobald der Dampf in der Turbine verwendet wird, wird er zu einem Kondensator geleitet, wo er abgekühlt und wieder in Wasser umgewandelt wird, was zu einem geschlossenen Dampferzeugungskreislauf führt. Dieser Prozess ist in allen Wärmekraftwerken üblich, unabhängig von der Art des verwendeten Brennstoffs.
Zyklusarten in einem Wärmekraftwerk
- Der Rankine-Zyklus: Es wird in den meisten konventionellen Wärmekraftwerken eingesetzt. Dieser Zyklus nutzt die Wärmeenergie des Kraftstoffs, um Wasserdampf zu erzeugen, der dann eine Turbine antreibt.
- Hyrn-Zyklus: Es handelt sich um eine Variante des Rankine-Zyklus mit einer zusätzlichen Phase der Dampfnacherwärmung. Dieser Prozess verbessert die Energieeffizienz.
Umweltauswirkungen eines Wärmekraftwerks
Wärmekraftwerke verursachen negative Auswirkungen auf die Umwelt aufgrund der Emissionen, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, und der Freisetzung großer Mengen an Abwärme.
In Bezug auf die Emissionen produzieren diese Anlagen Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NOx) und Schwefeldioxid (SO2), die zur globalen Erwärmung und Luftverschmutzung beitragen. Andere giftige Elemente wie Quecksilber und Blei können freigesetzt werden.
Filter werden verwendet, um die Menge der in die Atmosphäre emittierten Partikel zu reduzieren, und Schornsteine sind normalerweise hoch genug, um Partikel besser in der Luft zu verteilen.
Wärmeübertragung und thermische Verschmutzung
Ein weiteres damit verbundenes Problem ist die thermische Belastung durch die Freisetzung von Restwärme in umliegenden Gewässern. Dadurch erhöht sich die Wassertemperatur, was Auswirkungen auf das lokale Ökosystem hat. Kraftwerke setzen Kühlsysteme ein, um diese Auswirkungen abzumildern, indem sie das Wasser kühlen, bevor es zu seiner Quelle zurückgeführt wird.
Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
Von Wärmekraftwerken emittierte Schadstoffe wirken sich negativ auf die menschliche Gesundheit aus. Giftige Partikel und Gase, die bei der Verbrennung entstehen, können Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen. Langfristig erhöht die Exposition gegenüber diesen Substanzen das Krebsrisiko.
Aktuelle Filter und Systeme wurden verbessert, obwohl noch neue Technologien entwickelt werden müssen, um die Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt zu minimieren.
Arten von Wärmekraftwerken
Es gibt verschiedene Arten von Wärmekraftwerke, abhängig vom verwendeten Brennstoff und der Anlagenkonstruktion.
Konventionelle Wärmekraftwerke
Sie nutzen fossile Brennstoffe wie Kohle, Heizöl oder Erdgas. Obwohl sie weltweit verbreitet sind, sind ihre Auswirkungen auf die Umwelt aufgrund der Emission umweltschädlicher Gase erheblich.
Kombikraftwerke
Die Kombikraftwerke Sie sind effizienter als herkömmliche. Sie nutzen Gasturbinen, um durch die Verbrennung von Erdgas thermische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Die überschüssigen heißen Gase werden zur Erzeugung von Dampf verwendet, der eine weitere Dampfturbine antreibt und so die Emissionen reduziert.
Kernwärmekraftwerke
Sie erzeugen Energie durch Kernspaltung in einem Reaktor, der eine große Menge thermischer Energie freisetzt, um Wasser in Dampf umzuwandeln. Obwohl sie keine Treibhausgase ausstoßen, bergen sie Risiken aufgrund radioaktiver Abfälle und möglicher nuklearer Unfälle.
Alternativen und erneuerbare Energien
Die Erneuerbare Energien, wie Sonne, Wind und Geothermie, sind auf dem Vormarsch. Diese Quellen verursachen keine Treibhausgasemissionen und sind langfristig nachhaltiger.
Solarthermische und geothermische Anlagen bieten ähnliche Alternativen zu herkömmlichen thermischen Anlagen und nutzen natürliche Quellen ohne die negativen Auswirkungen fossiler Brennstoffe.
Technologische Verbesserungen steigern die Effizienz, senken die Kosten und beschleunigen die Akzeptanz auf der ganzen Welt.
Dampfkraftwerk
Die Dampfkraftwerke Sie nutzen einen Kreislauf, bei dem Wasser eine Dampfphase durchläuft und in seinen flüssigen Zustand zurückkehrt. Dies ist bei herkömmlichen Thermiken üblich.
Die überkritische Technologie hat an Bedeutung gewonnen, da sie die Effizienz verbessert und Energieverluste durch die Eliminierung von Phasenänderungen reduziert.
Sie sind eine der Haupttechnologien bei der Stromerzeugung, auch wenn sie zunehmend durch den Ausbau der erneuerbaren Energien ersetzt werden.
Der Energiesektor befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. Wärmekraftwerke sind immer noch relevant, aber erneuerbare Energien haben in vielen Ländern aufgrund ihrer geringeren Umweltbelastung und ihres hohen Wachstumspotenzials bereits die Nase vorn.