Ein Elektrizitätswerk ist eine Anlage zur Stromerzeugung. Ein Kraftwerk verfügt über Geräte und Vorrichtungen, um verschiedene Arten von Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Es enthält auch die zu diesem Zweck erforderlichen Strukturen und Gebäude.
Der Betrieb der meisten Kraftwerke basiert auf dem Prinzip, die Energie verschiedener Motortypen in mechanische Rotationsenergie des Rotors eines elektrischen Generators umzuwandeln. Danach wird es in Strom umgewandelt. Es gibt auch Einrichtungen zur direkten Umwandlung von Energie in elektrische Energie, beispielsweise Photovoltaikanlagen, die Solarenergie nutzen.
Heute ist der in den USA am weitesten verbreitete Kraftwerkstyp das Dampfturbinenkraftwerk.
Wärmekraftwerke
Ein Wärmekraftwerk ist ein Elektrizitätswerk, das aus Wärmeenergie Strom erzeugt. Die Wärmequelle variiert je nach Anlagentyp, das Funktionsprinzip ist jedoch dasselbe.
Die am weitesten verbreiteten Wärmekraftwerke nutzen die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl, Gas usw.) freigesetzte Wärmeenergie. Wärmekraftwerke produzieren mehr als 70% des Stroms auf unserem Planeten.
Es ist auf das Vorhandensein fossiler Brennstoffe in fast allen Regionen unseres Planeten zurückzuführen. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, fossile Brennstoffe vom Produktionsort zum Kraftwerk zu transportieren.
Wie funktioniert ein Wärmekraftwerk?
Dieser Kraftwerkstyp verfügt über einen elektrischen Generator, der an eine Dampfturbine angeschlossen ist. Wasser wird erhitzt, um es durch die Wärmequelle in Dampf umzuwandeln. Der erzeugte Dampf treibt eine Hochdruckdampfturbine an.
Ein wesentlicher Teil der in Wärmekraftwerken erzeugten Wärme wird nicht vollständig genutzt. Die Abwärme wird häufig durch Kühlwasser mit großen Kühltürmen in die Oberflächengewässer eines nahe gelegenen Flusses abgegeben.
Die gebräuchlichsten Wärmestationen sind Dampfturbinen, Gasturbinen und Verbrennungsmotoren.
Arten von Wärmekraftwerken
Die verschiedenen Arten von Wärmekraftwerken werden je nach Wärmequelle klassifiziert:
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"Klassische" Wärmekraftwerke
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Kohlekraftwerke
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Gaskraftwerke (Erdgas)
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Ölpflanzen (Heizöl)
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Kernkraftwerke ( Kernspaltung )
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Kombikraftwerke
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Biomassekraftwerke
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Müllverbrennungsanlagen
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Geothermische Kraftwerke (Geothermie)
Was ist ein Blockheizkraftwerk?
Einige dieser Kraftwerke haben die sekundäre Funktion, Wärme für Fernwärme oder Industrie zu erzeugen.
Dieser Typ wird als Blockheizkraftwerk bezeichnet. Ein solches Kraftwerk ist in der Regel weniger effizient bei der Stromerzeugung, da ein Teil der Energie absichtlich zur Wärmeerzeugung verwendet wird.
Der gesamte thermische Wirkungsgrad ist jedoch viel höher, da die freigesetzte Wärme effizient genutzt wird.
Manchmal nutzen Industrien diese Wärme, um Dampfturbinen für technologische Anforderungen anzutreiben.
Atomkraftwerke
Kernkraftwerke sind eine Art Wärmekraftwerk, das Wärmeenergie aus Kernenergie nutzt. Kernreaktoren erhalten Wärme, indem sie eine Spaltkettenreaktion von Kernbrennstoffen auslösen. Der in diesen Pflanzentypen verwendete Brennstoff ist normalerweise Uran und Plutonium.
Die weitere Umwandlung der in einem Kernreaktor freigesetzten Wärmeenergie erfolgt ähnlich wie bei einem Dampfturbinenkraftwerk. Der Hauptvorteil ist die beeindruckende Energiemenge, die jede Kernspaltung freisetzt.
Kernkraftwerke erzeugen Atommüll, der sehr schwer zu handhaben ist. Sie können auch erhebliche Umweltschäden verursachen, die durch Unfälle oder ungewöhnliche Situationen während des Betriebs von Kernkraftwerken verursacht werden.
Andererseits stößt diese Form der Stromerzeugung weder Luftverschmutzung noch Treibhausgase aus und trägt somit nicht negativ zum Klimawandel bei.
Wasserkraftwerke
Wasserkraftwerke erzeugen Energie dank Wasser, das in einer bestimmten Höhe gespeichert ist. Emblasted Wasser hat potentielle Energie, die, wenn sie fallen gelassen wird, in kinetische Energie umgewandelt wird. Als Wasserfälle treibt es Wasserturbinen an, die Wasserkraft (Elektrizität) erzeugen.
Pumpspeicher-Wasserkraft
Einige dieser Anlagen verfügen über ein System zur Speicherung potenzieller Energie bei einem Stromüberschuss.
Diese Pflanzen haben Stauseen in unterschiedlichen Höhen. Wenn Strom erzeugt werden muss, wird Wasser aus dem oberen Reservoir freigesetzt, um die Turbinen anzutreiben, und im unteren Reservoir gespeichert. Wenn das Stromnetz überschüssigen Strom erzeugt, wird wieder Wasser in den oberen Vorratsbehälter gepumpt.
Welche anderen Kraftwerke nutzen erneuerbare Energien?
Zusätzlich zu den oben genannten und allgemein als "traditionell" bezeichneten Kraftwerken nutzen viele Kraftwerke erneuerbare Energiequellen zur Stromerzeugung.
Beispielsweise,
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Photovoltaik-Solarkraftwerke, die mit Photovoltaik-Modulen arbeiten, die elektrischen Strom erzeugen können.
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Windkraftanlagen nutzen Windströme, um Windkraftanlagen als elektrische Generatoren anzutreiben.
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Gezeitenkraftwerke nutzen die Ebbe und Flut des Meerwassers.
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Geothermische Anlagen erzeugen Strom aus Wärmeenergie aus unterirdischen heißen Quellen (Geothermie).
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Pflanzen, die den Temperaturunterschied von Wasser an der Oberfläche und in den Tiefen des Ozeans nutzen, und andere.
Elektrizitätsmanagement
Kraftwerke werden zu einem Energiesystem zusammengefasst, das auch Folgendes umfasst:
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Anlagen, die Strom verbrauchen
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Stromleitungen, die sie mit Kraftwerken verbinden
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Elektronische Geräte mit Spannungsanstiegs- und -abfall-Stromwandlern.
Die Fernstromübertragung über Entfernungen von bis zu Tausenden von Kilometern erfolgt über Hochspannungsleitungen 100 ... 750 kV, Kurzstreckenübertragung - über Spannungsleitungen plus niedrige bis 100 kV.