Abwärme: Kann man das Kühlwasser von Kraftwerken nutzen?


Eberhard WagnerVon Eberhard Wagner
 (Lebenslauf)

Als Argument gegen konventionelle Kraftwerke und Kernkraftwerke wird immer wieder ihr relativ niedriger Wirkungsgrad vorgebracht: 2/3 der Energie gingen bei ihrem Betrieb verloren, man solle sie daher besser nicht nutzen. Was stimmt davon?

Die Geschichte der Wärmekraftmaschinen (insbesondere Dampfmaschinen und Dampfturbinen) ist seit ihrem Beginn ein fortwährender Kampf um eine bessere Ausnutzung der Brennstoffe. Diese Entwicklung ist auch derzeit keineswegs zu Ende. Man lernte, dass es auf eine möglichst große Temperatur-Differenz des Wasserdampfes (allgemein: des Arbeitsmediums) zwischen dem Eintritt in die Wärmekraftmaschine und dem Austritt aus der Maschine ankommt: Die Dampf-Eintrittstemperatur soll möglichst hoch, die Dampf-Austrittstemperatur möglichst niedrig sein.

Um letzteres zu erreichen, wird der Dampf am „kalten Ende“ des Prozesses soweit wie möglich abgekühlt. Maximal möglich ist dies bis in die Nähe der Umgebungstemperatur bzw. der Temperatur des verwendeten Kühlmediums. Bei den Dampfkraftwerken ist das in der Regel Wasser eines Flusses oder Sees. Bei der Abkühlung des Dampfes wird Wärme auf das Kühlmedium übertragen. Dies ist die sog. Abwärme.

In Deutschland kann man im Winter von einer Flusswassertemperatur von etwa 5 °C ausgehen. Mit dieser Temperatur tritt das Kühlwasser in das Kraftwerk ein. Im Kraftwerk wird es aufgewärmt und beim Austritt aus dem Kraftwerk hat es dann eine Temperatur von etwa 15 °C. Diese sog. „Aufwärmspanne“ von typischerweise etwa 10 °C ist in den Betriebsgenehmigungen der Kraftwerke streng geregelt und darf nicht überschritten werden.

Wasser mit einer Temperatur von etwa 15 °C ist für die Beheizung von Wohnräumen, Büros, Werkstätten usw. nicht geeignet. Der höchstmöglichen Ausnutzung der Brennstoffe steht also die weitgehende Nichtverwertbarkeit der Abwärme gegenüber. Nur wenn die Abkühlung des Dampfes nicht bis in die Nähe der Umgebungstemperatur erfolgt, lässt sich die Abwärme sinnvoll zu Heizzwecken nutzen. Der Abkühlungsprozess muss quasi abgebrochen werden. Diese Technik wird in sog. Heizkraftwerken angewendet, man spricht von Kraft-Wärme-Kopplung (siehe dort). Der Abbruch der Dampfabkühlung ist mit Einbußen bei der Stromerzeugung verbunden. Man bekommt also auch bei dieser Technik nichts geschenkt. Bei geringem Heizwärme- oder Warmwasserbedarf, z. B. im Sommer, müssen die Heizkraftwerke weitgehend auf diese durchaus sinnvolle Doppelfunktion verzichten.

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

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