Skip to main content
main-content

Über dieses Buch

Dieses Buch zeigt, das die Entwicklung der Wärmekraftwerke eine der großen Ingenieurleistungen des vergangenen Jahrhunderts gewesen ist. Mit den Kraftwerken gelang die Nutzbarmachung der Kohle als Energielieferant im großen Stil. Dadurch wurde eine neue Art des Wirtschaftens möglich, denn Energie war nicht länger ein knappes Gut. Strom konnte an jedem Ort und zu jeder Zeit mit der gewünschten Leistung aus dem Verteilernetz bezogen werden. Ungewollte und zuvor nicht gewusste Nebenwirkungen der mit fossilen und nuklearen Brennstoffen betriebenen Wärmekraftwerke sind aber so gravierend, dass deren Nutzung Grenzen gesetzt sind. Der in Deutschland mit der Energiewende begonnene Aufbau einer nachhaltigen Stromversorgung ist eine der großen Aufgaben für die kommenden Jahrzehnte. Die Energiewende kann gelingen, wenn die Verknüpfung mit dem bestehenden System ohne Bruch gelingt. Hilfreich dazu ist die Kenntnis der Entwicklungsgeschichte der Wärmekraftwerke. Hierzu bringt dieses Buch eine fundierte, gut lesbare Darstellung• der Evolution der mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerke von den kleinsten Anfängen im 19ten Jahrhundert bis zu den heutigen Großanlagen• der Entwicklung der Kernkraftwerke von den Anfängen in den 1950er Jahren bis zu den in Betrieb befindlichen Anlagen• der Grenzen, die von der Umwelt der Nutzung der fossilen Energiequellen und der Kernenergie gesetzt sindDas Buch wendet sich an Bachelor / Master-Studenten der Ingenieurwissenschaften und Praktiker aus dem Energiefach. Es ist auch für Nichtfachleute lesbar, die sich für Kraftwerke interessieren, denn es werden keine speziellen Fachkenntnisse vorausgesetzt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Grundlagen

Frontmatter

1. Der Beginn im 19. Jahrhundert

Zusammenfassung
Die Einführung der Wärmekraftwerke und der Verteilungsnetze zur Stromversorgung gegen Ende des 19. Jahrhunderts hat unsere Lebenswelt schneller und nachhaltiger verändert als andere technische Innovationen. Der elektrische Strom ist zwar für uns nicht direkt verwendbar, wir benötigen ihn nicht wie die biochemische Energie unserer Nahrungsmittel, ohne die wir nicht leben können, nicht wie die Wärme, die wir für unser Wohlbefinden benötigen, nicht wie das Licht, das wir zum Sehen brauchen und nicht wie die mechanische Energie, ohne die wir bewegungslos wären. Der Nutzen des Stroms ergibt sich erst aus den vielfältigen Möglichkeiten der Elektrizität, mit denen wir Energie für uns nutzbar machen können. Bezogen auf die Anwendungen stellt die elektrische Energie eine Zwischenstufe dar, die es möglich macht, uns zur Verfügung stehende Primärenergiequellen wie Kohle, Erdöl, Uran, aber auch Wasserkraft und Windenergie sicher und zu geringen Kosten in Strom umzuwandeln, zu transportieren und zur Anwendung zu bringen. Der elektrische Strom als Energielieferant für Haushalt und Wirtschaft und die elektrischen Netze zu seiner Verteilung sind deshalb aus unserer Lebenswelt nicht mehr wegzudenken.
Karl Strauß

2. Technisch-wissenschaftliche Grundlagen

Zusammenfassung
Bei der Erzeugung von elektrischem Strom mittels Wärmekraftmaschinen, wie sie von Edison in seinen ersten Zentralstationen durchgeführt wurde, tritt Energie in verschiedenen Formen auf. Zunächst wird chemisch gebundene Energie in Form eines Brennstoff-/Luft-Gemisches der Feuerung zugeführt. In der Feuerung findet eine chemische Reaktion statt: Der Brennstoff und der Sauerstoff der Luft reagieren und es entstehen heiße Rauchgase. Mit der Wärme der Rauchgase wird im Kessel Wasserdampf erzeugt. Die Energie des Dampfes wird sodann in der Maschine in mechanische Energie umgesetzt und schließlich im Generator in elektrische Energie umgewandelt.
Bei der Einrichtung seiner Zentralstationen konnte Edison für die Umwandlung von Wärme in mechanische Energie in Form einer drehenden Welle auf die Erfindung von James Watt zugreifen. Watt hatte die von seinem Landsmann Thomas Newcomen entwickelte Dampfmaschine wesentlich verbessert. Bei Newcomens Maschine wurde zunächst ein in einem Zylinder beweglicher Kolben durch Einbringen von Dampf angehoben. Danach wurde der Dampf innerhalb des Zylinders durch Einspritzen von kaltem Wasser kondensiert. Durch die Kondensation entstand im Zylinder ein Unterdruck, so dass der Kolben durch den äußeren Luftdruck wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschoben wurde. Danach wurde die Maschine wiederum mit heißem Dampf beschickt. Allerdings ging dabei die für die neuerliche Aufheizung von Zylinder und Kolben erforderliche Wärme für die eigentliche Arbeitsleistung der Maschine verloren.
Karl Strauß

Die Evolution der fossil gefeuerten Wärmekraftwerke

Frontmatter

3. Entwicklungsabschnitte des Kraftwerkbaus

Zusammenfassung
Die Entwicklung der Wärmekraftwerke von den Anfängen am Ende des 19. Jahrhunderts bis zur heutigen Form lässt sich in ausgeprägte Entwicklungs- und Zeitabschnitte unterteilen:Die Unterteilung erschließt sich zurückschauend aus technischen Neuerungen, aber auch aus einschneidenden wirtschaftlichen Gegebenheiten, wie sie jeweils durch die beiden Weltkriege des vergangenen Jahrhunderts in Erscheinung traten. In den daran beteiligten Ländern kam es zu Kriegszeiten praktisch zu einem Stillstand der Entwicklung, da alle Kräfte von den Kriegsbedürfnissen in Anspruch genommen waren. Die Möglichkeit der Unterteilung in Entwicklungsschritte ist auch ein Hinweis darauf, dass die Ausformung unserer modernen Technik ein überwiegend allmählicher, evolutionärer Prozess ist. Besonders deutlich kann dies anhand der Entwicklung der mit fossilen Brennstoffen gefeuerten Dampfkraftwerke gezeigt werden.
In fossil gefeuerten Dampfkraftwerken wird die latent gebundene chemische Energie eines Brennstoffs zunächst in Wärme eines lediglich als Transportmittel dienenden Gases umgewandelt. Die als Wärme transportierte Energie wird im Dampferzeuger an das eigentliche Arbeitsmittel übertragen, welches seinen Aggregatzustand von flüssig in gasförmig ändert und mit hohem Druck und hoher Temperatur zur Turbine strömt. Dort wird die Wärme hoher Temperatur des Arbeitsmittels in mechanische Energie und Wärme geringer Temperatur umgewandelt. Die mechanische Energie wird im Generator schließlich in elektrische Energie umgewandelt, vgl. Abb. 3.1.
Karl Strauß

Evolution der Kernkraftwerke in Deutschland

Frontmatter

4. Kernkraftwerke

Zusammenfassung
Kernkraftwerke sind Dampfkraftwerke – im Unterschied zu den fossil gefeuerten wird die für ihren Betrieb notwendige Energie durch eine physikalische Spaltung der Atomkerne des dem Reaktor zugeführten Brennstoffs freigesetzt und nicht durch eine chemische Verbrennungsreaktion wie bei den mit fossilen Brennstoffen gefeuerten. Bei der Spaltung eines Urankerns entstehen zwei leichtere Spaltkerne und zwei bis drei Neutronen; bei der Spaltung und dem weiteren Zerfall der Spaltkerne entsteht radioaktive Strahlung und es wird Energie in Form von Wärme frei. Die so erzeugte Wärme wird an ein Kühlmittel abgegeben und von diesem schließlich an den Wasser-/Dampfkreislauf des Kraftwerks weitergeleitet. Im Gegensatz zu den Feuerungen der Kessel fossiler Kraftwerke ist ein Kernreaktor damit Brenner und Wärmeaustauscher zugleich.
Karl Strauß

Backmatter

Weitere Informationen

Premium Partner

    Bildnachweise