Warum haben Wärmekraftwerke einen relativ niedrigen Wirkungsgrad?


Von Dr. Eike Roth (Über den Autor)

roth_thumbWärmekraftwerke sind das Rückgrat unserer Stromversorgung. Sie wandeln Wärmeenergie zunächst in mechanische Arbeit und diese dann in Strom um. Ihr Wirkungsgrad liegt typischerweise zwischen etwa 30 und 50 %. Das heißt, dass bei ihnen nur rund die Hälfte oder noch weniger der zunächst erzeugten Wärmeenergie anschließend als Strom zur Verfügung steht, der Rest geht ungenutzt in die Umgebung. „Energieverschwender“ ist daher ein häufig gehörtes Urteil, diese Kraftwerke sollten möglichst bald durch „bessere“ Kraftwerke ersetzt werden.

Aber dieses Urteil ist vorschnell. Eine genauere Betrachtung zeigt, dass der numerische Wert eines Wirkungsgrades sich vor allem aus dem Zusammenspiel von Naturgesetzen mit von Menschen festgelegten Definitionen ergibt. Dabei ist auf zwei Besonderheiten besonders zu achten: Erstens kann aufgrund physikalischer Gesetze von der für die Stromerzeugung benötigten Energiemenge häufig nur ein Teil in Strom umgewandelt werden. Dieser Teil ist von Kraftwerkstyp zu Kraftwerkstyp verschieden groß. Und zweitens wird der nicht in Strom umwandelbare Anteil in der genauen Definition des Wirkungsgrades bei unterschiedlichen Kraftwerkstypen unterschiedlich behandelt: Mal wird er bei der Berechnung des Wirkungsgrades mit berücksichtigt, mal nicht. Weitgehend ist das historisch bedingt, wobei die Berechnungsvorschrift meist so festgelegt wurde, dass die Berechnung des Wirkungsgrades möglichst einfach ist. Das spart Arbeit beim jeweiligen Kraftwerkstyp, erschwert aber den Vergleich zwischen verschiedenen Kraftwerken erheblich. Bei Wärmekraftwerken wirkt sich die willkürliche Festlegung besonders stark aus. Ihr relativ niedriger Wirkungsgrad ist in erster Linie eine Folge der gewählten Definition und auf Basis dieser Definition ist er vor allem naturgesetzlich bestimmt.

Infolge der unterschiedlichen Definitionen kann anhand des Wirkungsgrades nicht entschieden werden, ob z. B. ein Wasserkraftwerk mit 85 % Wirkungsgrad, ein kohlebeheiztes Wärmekraftwerk mit 45 % Wirkungsgrad, oder ein Sonnenkraftwerk mit 15 % Wirkungsgrad „besser“ ist. Welches Kraftwerk „besser“ ist, hängt davon ab, welches Kraftwerk seinen Zweck, Strom zuverlässig, billig und umweltverträglich zu erzeugen, am besten erfüllt. Das kann durchaus auch einmal eines mit einem relativ niedrigen Wirkungsgrad sein. Mehr Details finden Sie in der Langfassung (pdf, rd. 50 kB).

Hier können Sie Kurz- und Langfassung (pdf, rd. 50 kB) gemeinsam als pdf downloaden. Dieser Beitrag wurde am 12. September 2010 veröffentlicht.

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