(ENT1 19) – Kraftwerkskapazitäten & Energiemix [Übersicht, Entwicklungen]

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Inhaltsverzeichnis:

Die deutschen Kraftwerkskapazitäten und der Energiemix sind die Themen dieses Kursabschnittes. Dabei erklären wir dir als angehenden Techniker bzw. Ingenieur wie viele Kraftwerke aktuell installiert sind und welche Formen in Deutschland genutzt werden. Die Kenntnis der Kraftwerkskapazitäten in Deutschland erlaubt vergleiche mit den Kraftwerkskapazitäten anderer Länder. 

Für ein optimales Verständnis helfen dir zahlreiche, ausführliche Videoclips und viele anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Energietechnik findest du im Kurs: ENT1-Energieversorgung

 

Was machen wir jetzt?…

Obwohl wir bereits mit der Thematik begonnen haben, knüpfen wir unsere Betrachtung der Kraftwerkskapazitäten an den Inhalt des es vorangegangenen Kurstextes an.

 

Kraftwerkskapazitäten – Braunkohlekraftwerke und Steinkohlekraftwerke – Anzahl, Standorte, Leistung

Nachdem wir die ersten Begriffe kennengelernt haben, werfen wir einen Blick auf die Liste mit der Anzahl an Kraftwerken. Es handelt sich um die Übersicht der Kraftwerke, die elektrische Energie mit Braun– und Steinkohle erzeugen. 

Viel dicke Luft…

Nachfolgend siehst du eine “Große Liste von Kraftwerken” des Bundesumweltministeriums.

Hier kannst du vielleicht erahnen, dass unser Land hungrig nach Strom ist.

Denn so viele Kraftwerke, auch wenn sie aktuell viele Schadstoffe ausstoßen, sind notwendig, damit du und alle anderen jetzt Strom haben um diese Zeilen zu lesen.

Kraftwerkskapazitäten - Übersicht
Kraftwerkskapazitäten – Übersicht

 

Du findest die Übersicht der Braunkohlekraftwerke im ersten Teil des Bildes oben. Diese Liste setzt sich auch im zweiten Bild fort. Im unteren Teil der Liste des zweiten Bildes beginnt zudem die Aufzählung der Steinkohlekraftwerke

Kraftwerkskapazitäten - Übersicht
Kraftwerkskapazitäten – Übersicht

 

Kraftwerkskapazitäten – Industrielle Kraftwirtschaft (Fortsetzung)

Kraftwerkskapazitäten - Wasserkraftwerk - Hoover-Damm
Kraftwerkskapazitäten – Wasserkraftwerk – Hoover-Damm

 

Auch größere Kraftwerke, obwohl sie nicht zur industriellen Eigenbedarfsdeckung genutzt werden, zählen auch zur industriellen Kraftwirtschaft.

Denn ihre Leistung ist durch mehrjährige Verträge den Stromversorgern vorbehalten. Oft dienen diese Kraftwerke auch als IPP (siehe vorheriger Kurstext).

Diese Kraftwerke können unterschiedlichster Art und Größe sein.
Wasserkraftwerke, wie das oben abgebildete Kraftwerk des Hoover Dam in den USA finden sich in kleinerem Maßstab auch bei uns in Deutschland.

Merk’s dir!

Es ist schon beachtlich, dass in den westdeutschen Bundesländern etwa ein Drittel der Kraftwerkskapazität für Bergbau und verarbeitendes Gewerbe vorgesehen ist.

 

Dieser Bedarf an elektrischer Energie wird noch (!) durch Kohlekraftwerke wie im nächsten Bild gedeckt.

Kraftwerkskapazitäten - Kraftwerk mit Kühltürmen
Kraftwerkskapazitäten – Kraftwerk mit Kühltürmen

 

Kraftwerkskapazitäten der Vergangenheit

Innerhalb Deutschlands stand Anfang 1998 zur Stromerzeugung eine Kraftwerkskapazität von 122,35 GW (Netto- Engpassleistung 2006) zur Verfügung. Davon entfallen etwa

  • 89 % auf Kraftwerke der Elektrizitätsversorger,

sowie

  • 9 % auf Industriekraftwerke

sowie

  • jeweils 1 % auf Bahnkraftwerke und Anlagen anderer privater Erzeuger.

 

Kraftwerkskapazitäten – Lastverteilung von Kraftwerken

Für die Stromversorger stellen sich vor dem Hintergrund der bedarfs– und deckungsseitigen Gegebenheiten Fragen hinsichtlich der Optimierung. Diese Fragen werden dann in Pläne für die Investitionen und für die Einsätze der Kraftwerke (Lastverteilung) umgesetzt.

Für einen investitionsplanerisch optimierten Kraftwerkspark gilt, dass folgende Kraftwerksarten in Bezug auf ihre Lastverteilung unterschieden werden können:

  • Grundleistungskraftwerke,

sowie

  • Mittelleistungskraftwerke

sowie

  • Spitzenleistungskraftwerke.

In der nachfolgenden Abbildung findest du eine Auswertung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie:

Kraftwerkskapazitäten - Übersicht
Kraftwerkskapazitäten – Übersicht

 

Kraftwerkskapazitäten – Grundleistungskraftwerke – Erklärung – Merkmale

 

Grundleistungskraftwerke, auch als Grundlastkraftwerke bezeichnet, sind Kraftwerke, die kontinuierlich und zuverlässig elektrische Energie erzeugen können, um die Grundlast an Strombedarf in einem Stromnetz zu decken. Die Grundlast stellt den konstanten und minimalen Strombedarf dar, der rund um die Uhr benötigt wird, unabhängig von den Schwankungen in der Nachfrage.

 

Die wichtigsten Merkmale von Grundleistungskraftwerken sind:

  1. Kontinuierlicher Betrieb: Grundleistungskraftwerke arbeiten normalerweise rund um die Uhr und erzeugen elektrische Energie kontinuierlich, ohne größere Unterbrechungen. Sie sind so ausgelegt, dass sie eine konstante Stromversorgung aufrechterhalten können.

  2. Hohe Zuverlässigkeit: Diese Kraftwerke sind darauf ausgelegt, eine hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit aufrechtzuerhalten, um die Grundlastanforderungen zu erfüllen. Dazu gehören in der Regel Kohle-, Kernkraft- und Wasserkraftwerke.

  3. Langsamer Start und Stopp: Grundleistungskraftwerke haben oft längere Start- und Stoppzeiten im Vergleich zu Spitzenlastkraftwerken oder flexiblen Kraftwerken, die schnell auf Veränderungen in der Stromnachfrage reagieren können.

  4. Niedrige variable Kosten: Sie haben in der Regel niedrige variable Kosten pro erzeugter Einheit Strom, was bedeutet, dass die Betriebskosten relativ konstant sind, unabhängig von der Stromerzeugungsmenge.

 

Beispiel!

Typische Beispiele für Grundleistungskraftwerke sind

  • Kernkraftwerke,
  • Kohlekraftwerke und
  • große Wasserkraftwerke.

Diese Anlagen sind in der Lage, eine stabile Stromversorgung für die Grundlast bereitzustellen. Allerdings sind sie in der Regel weniger flexibel und können nicht leicht auf Schwankungen in der Stromnachfrage reagieren. Daher sind ergänzende flexible Kraftwerke und erneuerbare Energien erforderlich, um den Spitzenstrombedarf zu decken und das Stromnetz auszugleichen.

 

Kraftwerkskapazitäten – Mittelleistungskraftwerke – Erklärung – Merkmale

 

Der Begriff “Mittelleistungskraftwerke” wird nicht immer einheitlich verwendet, aber er bezieht sich im Allgemeinen auf Kraftwerke, die in Bezug auf ihre Kapazität und ihren Betrieb zwischen Grundlastkraftwerken und Spitzenlastkraftwerken liegen. Diese Kraftwerke sind so konzipiert, dass sie eine mittlere bis moderate Stromnachfrage decken können und eine gewisse Flexibilität aufweisen, um auf Schwankungen im Strombedarf zu reagieren.

 

Hier sind einige Merkmale und Beispiele für Mittelleistungskraftwerke:

  1. Mittlere Kapazität: Mittelleistungskraftwerke haben in der Regel eine mittlere elektrische Kapazität im Vergleich zu Grundlast- und Spitzenlastkraftwerken. Sie sind in der Lage, eine moderate Menge an elektrischer Energie kontinuierlich zu erzeugen.

  2. Moderate Flexibilität: Im Gegensatz zu Grundlastkraftwerken sind Mittelleistungskraftwerke in der Lage, ihre Stromproduktion in gewissem Maße anzupassen, um auf Veränderungen im Strombedarf oder auf Anforderungen des Stromnetzes zu reagieren. Dies kann durch Anpassungen der Leistung oder durch schnelleres Starten und Stoppen erreicht werden.

  3. Vielfältige Energiequellen: Mittelleistungskraftwerke können verschiedene Energiequellen nutzen, einschließlich fossiler Brennstoffe wie Erdgas oder erneuerbarer Energiequellen wie Biomasse oder Geothermie, abhängig von den regionalen Ressourcen und den Umweltzielen.

  4. Kombination mit erneuerbaren Energien: In einigen Fällen werden Mittelleistungskraftwerke mit erneuerbaren Energien kombiniert, um die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu gewährleisten. Zum Beispiel können Solar- oder Windkraftwerke mit Erdgaskraftwerken kombiniert werden, um kontinuierliche Energieerzeugung sicherzustellen.

  5. Regionale Bedürfnisse: Die Definition von Mittelleistungskraftwerken kann von Region zu Region variieren und hängt von den spezifischen Anforderungen und den verfügbaren Ressourcen ab.

 

Beispiel!

Beispiele für Mittelleistungskraftwerke sind

  • Erdgaskraftwerke,
  • Geothermiekraftwerke
  • Kleinwasserkraftwerke
  • Kombikraftwerke
  • Hybride erneuerbare Energieanlagen
  • Biomassekraftwerke,

Mittelleistungskraftwerke sind wichtig, um einen Ausgleich zwischen Grundlast- und Spitzenlastanforderungen in einem Stromnetz zu schaffen. Sie können eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleisten und gleichzeitig die Flexibilität bieten, auf Schwankungen in der Nachfrage zu reagieren. Diese Art von Kraftwerken spielt eine wichtige Rolle bei der Sicherstellung der Zuverlässigkeit und Stabilität des Stromnetzes.

 

Kraftwerkskapazitäten – Spitzenleistungskraftwerke – Erklärung – Merkmale

 

Spitzenleistungskraftwerke sind Kraftwerke, die speziell darauf ausgerichtet sind, elektrische Energie während der Zeiten höchster Stromnachfrage bereitzustellen, um den Bedarf an Stromspitzen abzudecken. Diese Kraftwerke werden in der Regel nur dann eingeschaltet, wenn der Strombedarf im Netz besonders hoch ist, was normalerweise während des Tages oder zu Stoßzeiten wie Abends und in kalten Winternächten der Fall ist. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, zusätzliche Energie bereitzustellen, um den Bedarf in diesen Spitzenzeiten zu decken und die Netzstabilität sicherzustellen.

 

Hier sind einige Merkmale und Beispiele für Spitzenleistungskraftwerke:

  1. Hohe Leistungsdichte: Spitzenleistungskraftwerke verfügen in der Regel über eine hohe elektrische Leistungsfähigkeit, um schnell große Mengen an elektrischer Energie zu erzeugen und in das Stromnetz einzuspeisen.

  2. Schneller Start und Stopp: Diese Kraftwerke können sehr schnell gestartet und wieder abgeschaltet werden, um den raschen Anstieg und Abfall der Stromnachfrage zu bewältigen.

  3. Energieeffizienz: Spitzenleistungskraftwerke sind oft auf maximale Energieeffizienz ausgelegt und verwenden effiziente Technologien, um die benötigte Energie schnell zu erzeugen.

  4. Verschiedene Energiequellen: Sie können verschiedene Energiequellen nutzen, einschließlich fossiler Brennstoffe wie Erdgas, Öl oder Kohle, sowie erneuerbarer Energien wie Wasserkraft oder Biomasse, um den Anforderungen gerecht zu werden.

  5. Häufiger Betrieb bei Teillast: Obwohl sie für Spitzenlasten ausgelegt sind, können diese Kraftwerke gelegentlich auch bei Teil- oder Grundlast betrieben werden, um die Flexibilität und Rentabilität zu erhöhen.

  6. Netzstabilität: Spitzenleistungskraftwerke tragen zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität bei, indem sie sicherstellen, dass genügend Strom verfügbar ist, um den höchsten Bedarf zu decken und die Gefahr von Stromausfällen zu minimieren.

  7. Kosten: Da sie hauptsächlich zu Spitzenzeiten betrieben werden, können Spitzenleistungskraftwerke höhere Betriebskosten pro erzeugter Einheit Strom haben als Grundlast- oder Mittelleistungskraftwerke.

 

Beispiel!

Beispiele für Spitzenleistungskraftwerke sind

  • Gaskraftwerke mit Gasturbinen oder
  • Dieselmotoren sowie
  • Wasserkraftwerke mit Pumpspeichertechnologie.

Diese Kraftwerke sind entscheidend, um die Versorgungssicherheit in Zeiten hoher Nachfrage sicherzustellen und das Stromnetz stabil zu halten.

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem du jetzt einen ausführlichen Überblick zu den Kraftwerkskapazitäten in Deutschland hast, setzen wir unsere Betrachtung im nächsten Kurstext fort und gehen auf die Stromerzeugung und die einzelnen Lastfälle im Detail ein.

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