Dampferzeugung
Im Dampferzeuger wird Wasser so stark erhitzt, dass es verdampft. Braun- und Steinkohle, Erdöl, Erdgas und sogar Müll in aufbereiteter Form dienen dabei als Brennstoffe. Um eine optimale Verfeuerung der Brennstoffe zu erreichen, wird Kohle vorher fein vermahlen, Heizöl durch Erwärmung hinreichend verflüssigt und Erdgas komprimiert. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme lässt im Kessel des Kraftwerks Wasserdampf entstehen. Dieser Dampf wird auf möglichst hohen Druck und Temperatur gebracht, damit er energiereich in die Turbine einströmt. Da Dampf ein größeres Volumen als Wasser hat, steigt der Druck im Rohrsystem des Kessels. Mit einem Druck von ca. 180 bar und einer Temperatur von ca. 530 Grad Celsius wird der Dampf vom Dampferzeuger weiter zur Turbine geleitet.
Turbinenantrieb
Der im Dampferzeuger entstandene heiße Wasserdampf treibt die Leit- und Laufräder in der Turbine an. Die Geschwindigkeit wird dabei durch entsprechend geformte Düsen maximiert. So entspannt sich die im Dampf gespeicherte Energie auf das Turbinenlaufrad und wird in Bewegungsenergie umgewandelt. Die Schaufeln der Leit- und Laufräder werden zum Ausgang der Turbine hin immer größer. So kann der Dampf trotz der sich verringernden Energie eine größtmögliche Kraft auf die Schaufelräder ausüben.
Moderne Wärmekraftanlagen verfügen über mehrere aufeinander folgende Turbinenstufen, was den Wirkungsgrad maximiert.
Stromerzeugung
Im Generator wird die mechanische Energie – streng genommen die Bewegungsenergie – in elektrische Energie umgewandelt. Der Generator wird von der Bewegung der Turbine zur Rotation gebracht. Ein Dauermagnet mit zwei oder drei Polen wird rund um eine Spule bewegt, wodurch innerhalb der Spule eine Wechselspannung – also elektrische Energie – erzeugt wird.
Energieeinspeisung
Der im Wärmekraftwerk erzeugte Strom hat üblicherweise eine Spannung zwischen 10.500 und 21.000 Volt. Das ist für den Endverbraucher viel zu viel, für den möglichst verlustarmen Transport des Stroms über größere Entfernungen aber noch immer zu wenig Spannung. Der Strom muss deshalb vor der Einspeisung ins Netz in Umspannwerken auf bis zu 380 Kilovolt und dann in Transformatorstationen wieder schrittweise auf 230 Volt umgewandelt werden.
Abkühlung
Im Kondensator wird der Wasserdampf, nachdem er die Turbine angetrieben hat, wieder so weit abgekühlt, dass er zu Wasser kondensiert. Dafür wird der Dampf in den Rohren des Kondensators von Kühlwasser umspült und abgekühlt. Das Kühlwasser, das meist aus Flüssen stammt, wird anschließend in den Kühltürmen wieder auf die ursprüngliche Temperatur gebracht und kann erneut für den Wasser-Dampf-Kreislauf verwendet werden.
Wie entsteht Strom in einem Wärmekraftwerk?
In einem Dampferzeuger wird Wasser erhitzt und Wasserdampf entsteht. Dieser verlässt den Dampferzeuger und durchströmt die Leit- und Laufschaufeln einer Turbine, die über eine Welle einen Generator antreibt. Der Generator wandelt diese Bewegungsenergie in elektrische Energie um, und der erzeugte Strom wird ins Netz eingespeist. Im Kondensator wird der Dampf, der die Turbine verlässt, wieder zu Wasser verflüssigt. Dieses Wasser wird anschließend in den Dampferzeuger zurückgeleitet und der Wasser-Dampf-Kreislauf beginnt erneut.
Starten Sie jetzt die Animation und erfahren Sie im Detail, wie aus Wärme Strom entsteht.