Fernstrahler für Solarstromanlagen
Obwohl viel Wärme abgeführt werden muss, um den Dampf zu kondensieren, der zum Antrieb von Turbinengeneratoren verwendet wird, sind Kühlsysteme in der Regel die Hauptwasserversorgung für Kraftwerke. Wasserquellen wie Flüsse und Seen haben in der Vergangenheit diese Kühlung bereitgestellt, aber in den letzten Jahren hat die Zahl der Kraftwerke zugenommen, die Trockenkühlung einsetzen (ein Kühlsystem, das wenig bis gar kein Wasser verbraucht). Trockenkühlsysteme erfordern mehr Energie für den Betrieb und haben höhere Anschaffungskosten. All diese Probleme tragen zur insgesamt reduzierten Effizienz der Kraftwerke bei, dennoch verbrauchen Trockenkühlsysteme 95 Prozent weniger Wasser als Nasskühlsysteme.
Viele Kraftwerke unterschiedlicher Art erzeugen Strom, indem sie Wasser erhitzen, um Dampf zu erzeugen, der dann durch Turbinen gepresst wird. Diese Art von System wird in einigen Solaranlagen sowie in Kraftwerken verwendet, die Kohle und Biomasse verbrennen, Kernkraftwerken, einigen Erdgaskraftwerken und Kernkraftwerken. Die Turbinen dieser Anlagen müssen Dampf erzeugen, der dann gekühlt werden muss, damit er wieder zu Flüssigkeit kondensieren und zurück zum Kessel oder Dampfgenerator geleitet werden kann.
In Dampfkraftwerken wird der Dampf oft mit Wasser gekühlt und kondensiert. Der US Geological Survey schätzt, dass 40 Prozent aller Wasserentnahmen in den USA zur Stromerzeugung verwendet werden, wovon der Großteil zur Kühlung dient.
Umwälzkühlsysteme, die Kühlwasser recyceln, werden in über 61 Prozent der thermoelektrischen Produktionskapazität in den USA eingesetzt. In diesen Systemen wird das Wasser in geschlossenen Kreisläufen gehalten, damit es recycelt werden kann. 36 Prozent der thermoelektrischen Kapazität in den USA stammen aus Kraftwerken mit DC-Kühlsystemen. Diese Systeme ziehen reichlich Wasser aus benachbarten Wasserquellen, um den Kondensator zu kühlen, und geben dann das heißere Wasser zurück in die ursprüngliche Quelle.
Der Großteil der 3 Prozent Trocken- und Hybridkühlkapazität in den USA ist seit dem Jahr 2000 in Betrieb. Die Umgebungsluft wird von Trockenkühlsystemen zum Kühlen und Kondensieren von Dampf verwendet. Es gibt zwei Arten dieser Systeme: direkte Systeme und indirekte Systeme. In direkten Trockenkühlsystemen wird kein Wasser verwendet, da Umgebungsluft zum Kondensieren von Dampf verwendet wird. In typischen wassergekühlten Kondensatoren wird der Dampf in indirekten Trockenkühlsystemen kondensiert, aber das Kühlwasser des geschlossenen Systems bleibt zurück. Dadurch geht kein Wasser durch Verdunstung verloren, wodurch sehr wenig Wasser verbraucht wird.
In hybriden Kühlsystemen, die Trocken- und Nasskühlung kombinieren, kann Dampf sowohl mit Wasser als auch mit Luft kondensiert werden. Wenn es draußen kühler ist, werden diese Systeme oft als Trockenkühlsysteme gebaut, und wenn es draußen heißer ist und Trockensysteme weniger effektiv sind, arbeiten sie als Nasskühlsysteme.
In den USA sind 83 Anlagen mit Trocken- und Hybridkühlsystemen und rund 20 GW Dampferzeugungskapazität in Betrieb. Texas hat die größte Trockenkühlkapazität (2,8 GW), dicht gefolgt von Virginia, obwohl Kalifornien die meisten Trockenkühlsysteme hat (13). (2,4 GW).
Rund 83 Prozent der Betriebsleistung für Trocken- und Hybridkühlung werden von der am weitesten verbreiteten Erzeugungstechnologie, dem Erdgas-Kombikraftwerk (NGCC), bereitgestellt. Da Erdgas-Kombikraftwerke viel weniger Kühlung pro MWh benötigen als Kohle- oder Kernreaktoren, sind Trockenkühlsysteme für sie in der Regel kostengünstiger. Die Trockenkühltechnik wird in US-amerikanischen Erdgas-Kombikraftwerken für mehr als 15 Prozent ihrer aktiven Produktionskapazität eingesetzt.
Für konzentrierende Solarstromsysteme ist die Trockenkühlung eine weitere attraktive Wahl. Zahlreiche moderne konzentrierende Solarstromsysteme verwenden Trockenkühlung, weil sie in Regionen wie dem Südwesten der Vereinigten Staaten liegen, wo Wasserressourcen knapp und Solarressourcen reichlich vorhanden sind.
