Wie funktioniert ein Trockenkühler in einem Kraftwerk?
Wie funktioniert ein Trockenkühler in einem Kraftwerk?
Da zur Kondensation des Dampfes, der zum Antrieb von Turbinengeneratoren verwendet wird, so viel Wärme abgeführt werden muss, sind Kühlsysteme häufig die größten Wasserverbraucher in Kraftwerken. Früher sorgten Flüsse und Seen und andere Wasserquellen für diese Kühlung, aber in letzter Zeit haben mehr Kraftwerke die Trockenkühlung eingesetzt, eine Kühltechnik, die wenig bis gar kein Wasser verbraucht. Trockenkühlsysteme sind teurer in der Installation und verbrauchen mehr Energie im Betrieb. Diese Variablen wirken sich auf die Effizienz von Kraftwerken insgesamt aus, während Trockenkühlsysteme 95 Prozent weniger Wasser verbrauchen als Nasskühlsysteme.
Zahlreiche verschiedene Arten von Kraftwerken kochen Wasser, um Dampf zu erzeugen, der dann durch eine Turbine geleitet wird, um Strom zu erzeugen. Diese Art von System wird von Kernkraftwerken, Kohle- und Biomasseverbrennungsanlagen, einigen Erdgaskraftwerken und sogar einigen Solaranlagen eingesetzt. In diesen Anlagen muss der Dampf gekühlt werden, um wieder zu einer Flüssigkeit zu kondensieren, die dann zum Kessel oder Dampfgenerator geleitet wird.
In den Vereinigten Staaten verwenden die meisten Dampferzeugungsanlagen Wasser zum Kühlen und Kondensieren von Dampf. Der Großteil des für die Stromerzeugung in den USA entnommenen Wassers wird zum Kühlen verwendet, was etwa 40 Prozent der gesamten Wasserentnahme ausmacht.
Umwälzkühlsysteme, die Kühlwasser umwälzen, werden von mehr als 61 Prozent der thermoelektrischen Erzeugungskapazität in den USA verwendet. Damit das Wasser mehrfach verwendet werden kann, halten diese Systeme das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf. 36 Prozent der thermoelektrischen Erzeugungskapazität in den Vereinigten Staaten stammen aus Anlagen mit Durchlaufkühlsystemen. Diese Systeme ziehen eine beträchtliche Wassermenge aus umgebenden Wasserquellen, um den Kondensator zu kühlen, und geben dann das heißere Wasser zurück in die ursprüngliche Quelle.
3 Prozent der thermoelektrischen Erzeugungskapazität in den Vereinigten Staaten stammen aus Trocken- und Hybridkühlung, von denen die meisten seit dem Jahr 2000 in Betrieb sind. In Trockenkühlsystemen wird Dampf mit Umgebungsluft gekühlt und kondensiert.
Direkte und indirekte Systeme sind die zwei Kategorien, in die diese Systeme fallen. In direkten Trockenkühlsystemen wird Umgebungsluft zum Kondensieren von Dampf verwendet, daher wird kein Wasser verwendet. In typischen wassergekühlten Kondensatoren wird Dampf in indirekten Trockenkühlsystemen kondensiert, aber das Kühlwasser wird in einem geschlossenen System gehalten. Dadurch wird relativ wenig Wasser verbraucht und kein Wasser durch Verdunstung verschwendet.
Hybridkühlsysteme kombinieren Trocken- und Nasskühlung und haben die Fähigkeit, Dampf sowohl mit Wasser als auch mit Luft zu kondensieren. Oft werden diese Systeme so ausgelegt, dass sie in kühleren Monaten als Trockenkühlsysteme und in wärmeren Monaten als Nasskühlsysteme funktionieren, wenn Trockensysteme weniger effizient arbeiten.
Das Erdgas-Kombikraftwerk (NGCC), das mehr als 83 Prozent der betrieblichen Trocken- und Hybridkühlkapazität ausmacht, ist die am weitesten verbreitete Produktionstechnologie. Aufgrund der Tatsache, dass Erdgas-Kombikraftwerke deutlich weniger Kühlung pro Megawattstunde benötigen als Kohle- oder Kernkraftwerke, sind Trockenkühlsysteme in der Regel kostengünstiger.
Eine praktikable Alternative für konzentrierte Solarstromsysteme ist die Trockenkühlung. Viele neue konzentrierte Solarstromsysteme verwenden jetzt Trockenkühlung, darunter die Anlagen von Ivanpah und Genesis Solar in Kalifornien und die Solaranlage von Crescent Dunes in Nevada. Dies liegt daran, dass sich diese Systeme in Regionen wie dem Südwesten der Vereinigten Staaten befinden, wo die Solarressourcen relativ hoch und die Wasserressourcen relativ gering sind.
