Kühlwasser – warum benötigen Wärmekraftwerke das?


Eberhard WagnerVon Eberhard Wagner
 (Lebenslauf)

In lang anhaltenden Trockenzeiten wie im Sommer 2003 kann die Stromerzeugung und damit die Energieversorgung durch Wassermangel eingeschränkt sein. Das betrifft nicht nur die Wasserkraftwerke, sondern auch die thermischen Kraftwerke (Wärmekraftwerke).

In Wärmekraftwerken (Kohle-, Gas- und Kernkraftwerke, aber auch Anlagen auf der Basis von Biomasse) wird der Strom mit Hilfe von Dampf erzeugt, der im Kessel bzw. im Reaktor gewonnen wird. Für den eigentlichen Wasser-Dampf-Prozess werden nur wenige Kubikmeter (m3) Wasser benötigt.

Dagegen brauchen die Kraftwerke große Wassermengen zur Kühlung. Denn die im Dampf enthaltene Wärme kann naturgesetzlich nicht zu 100 % in der Turbine in Bewegungsenergie und anschließend im Generator in elektrische Energie umgewandelt werden. Je nach dem Wirkungsgrad des Kraftwerks wird ein nicht unbeträchtlicher Wärmerest am Ende des Wasser-Dampf-Prozesses im Kondensator wieder zu – nun aber erwärmtem – Wasser.

Die Wasserbehörden schreiben vor, wie stark das Wasser erwärmt sein darf, das nach der Nutzung wieder in den Fluss zurückgeleitet wird. Vielfach erfordern diese Beschränkungen den Einsatz von Kühltürmen. In diesen wird die Wärme über Verdunstung an die Luft abgegeben. Dabei unterscheidet man zwischen Durchlauf-, Ablauf- und Rückkühlung. Die Verdunstungsmenge je 1.000 MW Kraftwerksleistung beträgt 0,3 bis 0,6 m3 pro Sekunde. Bei der Rückkühlung erhöht sich diese Menge um weitere 0,3 m3 pro Sekunde Zusatzwasser, durch dessen Zugabe verhindert wird, dass sich die in den Flüssen mitgeführten Schwebstoffe und Salze im Kühlwasserkreislauf zu stark anreichern.

Insgesamt verdunsten alle deutschen Wärmekraftwerke je nach Art der tatsächlich angewandten Kühlmethode zwischen 25 und 80 m3 Wasser pro Sekunde. Diese Menge muss dem Gesamtabfluss der großen Flüsse, an denen die Kraftwerke liegen, von im Jahresmittel etwa 5.000 m3 pro Sekunde gegenübergestellt werden.

Wenn die Flüsse durch die Sonneneinstrahlung sehr stark aufgeheizt werden, werden manche Kraftwerke gezwungen, ihren Betrieb zu drosseln oder ganz einzustellen, um die wasserrechtlichen Vorgaben einhalten zu können. Kurzfristig können die Behörden diese lockern. Eine Schädigung der Gewässer ist unter dieser Voraussetzung dadurch nicht zu befürchten. In Extremfällen könnte es ohne solche Lockerungen zu Stromengpässen kommen.

Mehr Details finden Sie in der Langfassung (pdf) dieses Beitrags.

Dieser Beitrag entstand im Jahr 2003 für die Energie-Fakten.de.

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