Ein Kombikraftwerk ist eine elektrische Energieerzeugungsanlage, die sowohl Gasturbinen als auch Dampfturbinen zur Stromerzeugung verwendet. Das Kombikraftwerk nutzt die bei der Verbrennung von Erdgas oder Öl entstehende Wärme zur Erzeugung mechanischer Energie in einer Gasturbine. Über einen Generator wird mechanische Energie in Strom umgewandelt.
Die Restwärme aus der Verbrennung des Gases wird dann verwendet, um Dampf in einem Kessel zu erzeugen und eine zweite Dampfturbine anzutreiben. Die von der Dampfturbine erzeugte mechanische Energie wird zusätzlich von einem weiteren Generator in Strom umgewandelt.
Die gemeinsame Nutzung der beiden Turbinen ermöglicht es, die durch die Brennstoffverbrennung erzeugte Energie optimal zu nutzen und die Energieeffizienz der Anlage zu steigern.
Wie funktioniert ein GuD-Kraftwerk?
Kombikraftwerke sind eine Stromerzeugungstechnologie, die zwei verschiedene thermodynamische Zyklen kombiniert: den Brayton-Zyklus und den Rankine-Zyklus.
Brayton-Zyklus
Der Brayton-Zyklus wird in der ersten Stufe des Stromerzeugungsprozesses in einem Kombikraftwerk verwendet. In diesem Kreislauf wird Erdgas in einer Gasturbine verbrannt, um kinetische Energie zu erzeugen, die dann von einem Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.
Rankine-Zyklus
Im Rankine-Zyklus, der in der zweiten Stufe des Stromerzeugungsprozesses verwendet wird, wird die Wärme der Gase, die die Gasturbine verlassen, zu einem Abhitzekessel geleitet. Die zurückgewonnene Wärme wird verwendet, um Dampf zu erzeugen, der eine Dampfturbine antreibt, die mit einem anderen elektrischen Generator verbunden ist.
Vorteile eines thermoelektrischen Kombikraftwerks
Unter den Vorteilen eines GuD-Kraftwerks sind folgende hervorzuheben:
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Hohe Energieeffizienz: Durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen thermodynamischen Zyklen können diese Kraftwerke mehr als 60 % der Energie aus dem verbrannten Erdgas gewinnen, verglichen mit 30-40 %, die in einem konventionellen Wärmekraftwerk verwendet werden.
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Weniger Schadstoffausstoß: Aufgrund der höheren Energieeffizienz emittieren diese Kraftwerke pro erzeugter Energieeinheit weniger Kohlendioxid und andere Treibhausgase aus der Brennkammer als konventionelle thermische Kraftwerke.
Vergleich mit anderen Pflanzenarten
Die Unterschiede zwischen diesen beiden Pflanzenarten lassen sich in diesen drei Punkten zusammenfassen:
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Kombikraftwerke sind wesentlich effizienter als konventionelle Kraftwerke. Daher sind die Kosten pro erzeugtem Kilowatt niedriger.
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Kombikraftwerke emittieren auch weniger umweltschädliche Gase als herkömmliche Kraftwerke pro erzeugter Energieeinheit.
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Kombikraftwerke haben auch eine größere Betriebsflexibilität als andere Wärmekraftwerke und können sich schnell an Änderungen des Energiebedarfs anpassen.
Vergleich mit einem solarthermischen Kraftwerk
Kombikraftwerke können im Vergleich zu einem solarthermischen Kraftwerk stabiler und zuverlässiger arbeiten als ein solarthermisches Kraftwerk. GuD-Anlagen sind unabhängig von der Verfügbarkeit von Sonneneinstrahlung, die Stromerzeugung ist also wetter- und tageszeitunabhängig.
Hinsichtlich der Energieeffizienz sind GuD-Anlagen bei der Energieumwandlung effizienter als solarthermische Anlagen. Der Wirkungsgrad eines Solarkraftwerks liegt bei etwa 25 %, der eines Kombikraftwerks bei 50-60 %.
Im Gegensatz dazu emittieren Kombikraftwerke während ihres Betriebs Treibhausgase, während Solarenergie saubere Energie ohne Gasemissionen ist.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal besteht darin, dass Solaranlagen von keinem Primärbrennstoff abhängig sind, während Kombikraftwerke fossile Brennstoffe verbrennen müssen.
Umweltbelastung
Die Umweltauswirkungen dieses Kraftwerkstyps sind wie folgt:
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Emission von Schadstoffgasen: Diese Anlagen stoßen große Mengen an Kohlendioxid und anderen Schadstoffgasen wie Stickoxiden und Schwefeldioxid aus. CO2-Emissionen können negative Auswirkungen auf die Luftqualität und die menschliche Gesundheit haben.
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Wasserverbrauch: Ein GuD-Kraftwerk benötigt große Mengen Wasser für seinen Betrieb, hauptsächlich um den Dampf zu kühlen, der die Turbinen antreibt.
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Feste Abfälle: Kombikraftwerke erzeugen feste, flüssige und gasförmige Abfälle, die ordnungsgemäß entsorgt werden müssen.
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Die visuelle Wirkung: Die visuelle Wirkung eines GuD-Kraftwerks hängt von seinem Standort und seinem Design ab.
