Text 24.Forschungen am Kraftwerk der Zukunft
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Bis zum Jahr 2020 muss bis zu ein Viertel der derzeit
installierten Kraftwerke mit 140.000 Megawatt (MW) Gesamtleistung erneuert oder
modernisiert werden. Viele dieser fossilen Kraftwerke sind über 40 Jahre alt.
Wenn bis 2020 über 30.000 MW Kraftwerksleistung aus Altergründen außer Betrieb
gehen, entsteht ein großer Freiraum für moderne Kraftwerke, die mit höheren
Wirkungsgraden wesentlich effizienter Strom erzeugen können.
Zentrale Ansatzpunkte für eine effizientere
Kraftwerkstechnik in Zukunft sind die Erhöhung von Temperatur und Druck im
Dampfkreislauf oder auch in den Gasturbinen. Verbesserungen des
Verbrennungsvorgangs, Fortschritte in der Turbinentechnik, Entwicklung
hochtemperaturbeständiger Werkstoffe, die Nutzung der vorhandenen „Abwärme“ und
die Kombination der Dampfturbine mit einer Gasturbine sind weitere
Möglichkeiten.
Die Stromausbeute eines Kraftwerks kann
durch die Kombination einer Dampfturbine mit einer Gasturbine beträchtlich
gesteigert werden. Im GuD- oder Kombikraftwerk werden sie hintereinander
geschaltet. Da Gasturbinen im Temperaturbereich von etwa 1.200°C arbeiten,
steht anschließend noch genügend „Abwärme“ für den Dampfprozess der
Dampfturbine zur Verfügung. Seit Jahren wird der GuD-Prozess bei Erdgas- und
Erdölkraftwerken erfolgreich eingesetzt. Hier wird bereits ein
Gesamtwirkungsgrad von über 60% erreicht. Zukünftig sollen 65% möglich sein.
Verwendet man bei einem derartigen Kraftwerk noch zusätzlich die Wärme für eine
Fernwärmeversorgung, dann wird die eingesetzte Primärenergie zu mehr als 90%
genutzt.
Die Energieforscher stehen vor einer
weiteren Aufgabe. Sie müssen Leistung der fossilen Kraftwerke flexibler
regelbar machen, weil Windkraft und Sonne nur sehr schwankend Strom erzeugen.
Für Deutschland konnte die zum Jahresende 2010 über 27.000 MW installierte
Windleistung nur an einem Fünftel des Jahres Strom ins Netz einspeisen
(Jahresausnutzungsgrad 20%). Bei der Photovoltaik liegt der
Jahresausnutzungsgrad bei 10%, denn nachts, bei Bewölkung und im Winter geht
hier kaum solarer Strom ins Netz. Zum Vergleich: Kohlekraftwerke aber auch
Biomasse- und Laufwasserkraftwerke haben einen Jahresausnutzungsgrad von 60 bis
100%. Technisch können fossile Kraftwerke im Verbund mit Erneuerbaren Energien
betrieben werden und innerhalb weniger Minuten schwankende Stromeinspeisungen
ausgleichen. Die Forschung sucht nach Wegen durch die flexiblere Auslegung
neuer Kraftwerke, ihre Teillastfähigkeit zu erhöhen und die Regelleistung
schneller und wirtschaftlicher zu gestalten.
Wortschatz
das Kraftwerk – электростанция
die Gesamtleistung – общая
производительность
außer Betrieb gehen – выйти из
эксплуатации
der Wirkungsgrad - коэффициент полезного
действия
erzeugen – производить
der Dampfkreislauf – циркуляция пара
der Verbrennungsvorgang – процесс горения
hochtemperaturbeständig –
высокожаропрочный
der Werkstoff – материал
die Abwärme – отработанное тепло
der Dampf – пар
die Stromausbeute – выход по току
die Fernwärmeversorgung –
теплофикация
der Ausnutzungsgrad – коэффициент использования
die Stromeinspeisung – подвод тока, питание
die Regelleistung – нормальная мощность
einspeisen – подводить питание, ток