(ENT2 08) – Abwärme, Anthropogene Energiefreisetzung

Inhaltsverzeichnis:

In diesem Kurstext erklären wir dir als angehenden Techniker alles Notwendige über Abwärme.

Für ein optimales Verständnis helfen dir drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT2-Kraftwerkstechnik

 

Abwärme – Grundlagen

 

Abwärmeenergie bezieht sich auf die Form der Energie, die als Nebenprodukt bei industriellen Prozessen oder technischen Anwendungen entsteht und normalerweise ungenutzt in die Umwelt abgegeben wird. Diese Energie ist die Wärme, die von Maschinen, Anlagen oder Prozessen erzeugt wird und in der Regel als Abfall betrachtet wird. Abwärme kann jedoch als wertvolle Energiequelle genutzt werden, indem sie durch Wärmetauscher oder andere Technologien erfasst und in sinnvolle Arbeit oder Wärme umgewandelt wird.

Die Nutzung von Abwärmeenergie ist eine effiziente Möglichkeit, die Energieeffizienz zu steigern und den Energieverbrauch zu reduzieren. Typische Anwendungen umfassen die Rückgewinnung von Wärme aus Industrieprozessen, Kraftwerken oder Datenzentren, um Gebäude zu heizen oder Prozesse anzutreiben. Dies trägt nicht nur zur Verringerung von Energiekosten bei, sondern reduziert auch den CO2-Ausstoß und fördert die Nachhaltigkeit.  

 

Wie dir vermutlich bereits bewusst ist, sind mit jeder Energieumwandlung auch prozessbedingte Verluste verbunden, die sich trotz technischen Fortschrittes nicht vermeiden lassen. In den meisten Fällen handelt es sich um Abwärme

 

In der nächsten Abbildung findest du Brennstäbe aus einem Kernkraftwerk.

Abwärme - Brennstäbe
Abwärme – Brennstäbe

 

Merk’s dir!

So ist aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik die Umwandlung von Wärmeenergie in andere Energieformen im Grundsatz nur eingeschränkt möglich.

 

Jede Nutzenergie wird in Wärme umgesetzt. Bei mechanischen Prozessen entsteht beispielsweise Reibungswärme.

 

Die Abwärme, die beim Betrieb von Kraftwerken entsteht, wird bis heute entweder

  • direkt in Flüsse über Wärmetauscher abgeführt

oder

  • direkt über Kühltürme in die Atmosphäre eingeleitet.

 

Wasserdampf aus Kühlturm
Wasserdampf aus Kühlturm

 

Die Flusswasserkühlung ist vergleichsweise wirtschaftlicher, unterliegt aber den strengen Grenzwerten für die Wärmebelastung der Fließgewässer.

 

Folgen der Abwärme von Kraftwerken

In Deutschland sind die Grenzwerte bereits erreicht, weshalb jedes Kraftwerk hierzulande mit einem Kühlturm (Innenansicht auf dem nächsten Bild) ausgestattet werden muss. Die Wirkung auf die Umwelt ist glücklicherweise gering.

 

Kühlturm - Innenansicht
Kühlturm – Innenansicht

 

Hättest du das gedacht?

So gibt es kaum nachweisbare Änderungen der lokalen Niederschlagsmenge oder Beschattung infolge der Rauchentwicklung durch die Kühltürme. Aus diesem Grund gelten Bereiche um Kraftwerke herum wider Erwarten als nicht gesundheitsschädlich zum Leben.

 

\rightarrow  Welche langfristigen Wirkungen hinsichtlich Erderwärmung auftreten können, wenn man bedenkt, dass die Erdbevölkerung jährlich steigt und der Energiebedarf daran gekoppelt ist, bleibt zu klären.

 

Energieeinstrahlung und Energieverbrauch

Übrigens: Die Sonne strahlt auf die Erde das 20000 fache des gegenwärtigen Energieverbrauchs ein.

Jedoch existieren heute bereits lokale Bereiche in Großstädten in denen im Jahresmittelwert auf den km^2 bezogen so viel Energie abgegeben, wie von der Sonne eingestrahlt wird.

 

Anthropogene Energiefreisetzung

Als anthropogen wird all das bezeichnet, das durch den Menschen beeinflusst und nachträglich verändert wird oder auf das Einwirken des Menschen zurückzuführen ist.

So beträgt im gesamten Ruhrgebiet die gemittelte anthropogene Energiefreisetzung etwa \frac{1}{10} der Sonneneinstrahlung mit entsprechenden Auswirkungen auf das lokale Klima.

Abwärme
Abwärme

 

Was kommt als Nächstes?

Im nächsten Kurstext schauen wir uns die Energiebilanz einer Dampfturbine näher an.

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