(ENT2 10) – Kühlung in Kraftwerken – Konzepte

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Die Kraftwerkskühlung und die damit verbundenen Konzepte sind Thema dieses Kurstextes.

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: ENT2-Kraftwerkstechnik

 

Geht es auch ohne Kühlung?…

Leider nicht. Denn ohne Kühlungskonzepte könnten viele Verfahren zur Gewinnung von elektrischer Energie nicht genutzt werden. Weshalb wir dir Möglichkeiten zur Kühlung, also Verfahren zur Wärmeabfuhr aus den Umwandlungsprozessen, in Kraftwerken vorstellen.

 

Kühlungskonzepte für Kraftwerke

Wir unterscheiden grundsätzlich zwei Varianten. 

  • Frischwasserkühlung (gelegen an Flüssen, ortsgebunden) und
Kühlung mit Frischwasser, Flusswasser
Kühlung mit Frischwasser, Flusswasser

 

  • Kühlturmkühlung (nur eingeschränkt ortsgebunden).
Kühlung mit Kühltürmen, Innenansicht
Kühlung mit Kühltürmen, Innenansicht

 

Für die Abgabe der Kondensationswärme an die Umgebung kommen im Wesentlichen vier Verfahren in Frage. Drei dieser Verfahren basieren auf der Technologie von Kühltürmen sowie eines mit Frischwasser.

  • Frischwasserkühlung

sowie

  • Nasskühltürme

sowie

  • Trockenkühltürme

sowie

  • Hybridkühltürme

Jede dieser vier Varianten zur Kühlung der Wasserkreisläufe im Kraftwerk stellen wir dir nachfolgend vor.

 

Frischwasserkühlung

Die Frischwasserkühlung nutzt entnommenes Wasser aus einem nahegelegenen Fluss mit hinreichender Wasserführung. Danach wird das Wasser durch den Kondensator hindurchgeleitet und schließlich aufgewärmt wieder in den Fluss zurück geleitet.

In der nachfolgende Abbildung ist dieses Verfahren skizziert. Die hellblauen Linien markieren den Zulauf an Frischwasser. Die roten Linien hingegen kennzeichnen das Wasser, dass nach der Erwärmung dem Fluss wieder zugeführt wird.

Frischwasserkühlung - Schema und Realdarstellung
Frischwasserkühlung – Schema und Realdarstellung

 

Kraftwerkskühlung – Kühltürme

Kühltürme - Konzepte zur Kühlung der Abwärme
Kühltürme – Konzepte zur Kühlung der Abwärme

 

Nasskühltürme – Naturzug-Nasskühlturm

Das aufgewärmte Wasser wird nach dem Durchströmen des Kondensators in den Nasskühltürmen verrieselt. In der Abbildung siehst du den in die Jahre gekommenen Innenraum eines Nasskühlturms.

Nasskühlturm - Innenansicht des Turms
Nasskühlturm – Innenansicht des Turms

 

Die Wärmeabgabe erfolgt an die Umgebung durch die Aufwärmung der einströmenden Luft sowie durch die Verdunstung einer vergleichsweise geringen Wassermenge.

Nasskühlturm - Frischluft durch den Kamineffekt (Schema & Realdarstellung)
Nasskühlturm – Frischluft durch den Kamineffekt (Schema & Realdarstellung)

 

Das kondensierte sowie abgekühlte Wasser sammelt sich in der Kühlturmtasse. Da es sich um nutzbares Wasser handelt, wird es in den Kondensator zurückgeführt. Der Wasserverlust kann durch Zusatzwasser ausgeglichen werden.

 

Trockenkühltürme

Trockenkühltürme verzichten vollständig auf Zusatzwasser. Sobald das Wasser den Prozess passiert hat, wird es im Kreislauf geführt. Zuvor ist es notwendig, dass das erwärmte Wasser

im Kühlturm in Wärmetauscherrohren durch vorbeistreichende Luft gekühlt wird. 

Trockenkühlturm - Kraftwerkskühlung (Innenansicht, Schema)
Trockenkühlturm – Kraftwerkskühlung (Innenansicht, Schema)

 

Merk’s dir!

Die Trockenkühltürme sind immer dort in Verwendung, wo Wasser für eine Nasskühlung fehlt oder dessen Beschaffung zu teuer ist. So eignet sich das Konzept der Trockenkühltürme vorrangig in sehr trockenen Gebieten wie Südspanien oder Nordafrika. 

 

Hybridkühltürme

Die Hybridkühltürme kombiniert die Prinzipien von Nass– und Trockenkühltürmen. Dieses Konzept benötigt nur eine geringe Menge an Zusatzwasser. Der Kühlturm unterteilt sich in einen Nassteil sowie einen Trockenteil.

Hybridkühlturm - Kraftwerkskühlung (Schema und Realdarstellung)
Hybridkühlturm – Kraftwerkskühlung (Schema und Realdarstellung)

 

Die Hybridkühlung kombiniert dabei die Vorteile der Trockenkühlung und Nasskühlung in einem Konzept. Der Wasserverbrauch fällt dabei wesentlich geringer aus.

Merk’s dir!

Die Hybridkühlung weist im Vergleich zur die Nasskühlung als Kraftwerkskühlung aufgrund der erforderlichen Ventilatoren einen schlechteren Wirkungsgrad auf.

Hybridkühlturm, Außenansicht - Kraftwerkskühlung
Hybridkühlturm, Außenansicht – Kraftwerkskühlung

 

Was kommt als Nächstes?

Nachdem wir in diesem Kurstext die einzelnen Konzepte der Kraftwerkskühlung vorgestellt haben, möchten wir und im nächsten Kurstext mit dem Abwasser und Kühlwasser auseinandersetzen.

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