Wie funktioniert ein Kohlekraftwerk?

Ein Kohlekraftwerk gehört zur Gruppe der Wärmekraftwerke, die Elektroenergie auf der Grundlage von Wärme gewinnen. Neben der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, wie Kohle, Erdöl und Erdgas, kann die Wärmeenergiegewinnung auch mittels der Verbrennung von Industrie- und Hausmüll sowie durch Kernspaltung in Atomkraftwerken erfolgen. Gegenüber Atomkraftwerken haben Kohlekraftwerke den Vorteil, dass ihr Betrieb bei weitem nicht so risikobehaftet ist. Ihr großer Nachteil ist jedoch eine starke Verschmutzung der Umwelt, die auf die Emission von Treibhausgasen, wie CO2 und Methan, zurückzuführen ist. Dennoch sind Kohlekraftwerke ein noch immer unverzichtbarer Bestandteil unserer Energiebilanz, auch wenn ihr Anteil an der Gesamtenergieerzeugung durch den zunehmenden Anteil an erneuerbaren Energien, wie Wind-, Wasser- und Sonnenenergie, rückläufig ist. Gegenwärtig werden etwa 40% des in der Bundesrepublik benötigten Stromes in Kohlekraftwerken produziert.

Funktionsweise eines Kohlkraftwerkes

Um einen höheren Wirkungsgrad der eingesetzten Kohle zu erzielen, wird diese in riesigen Kohlemühlen zu sehr feinem Kohlestaub zerrieben, bevor sie mittels Heißluft in die Brennkammer des Dampferzeugers geblasen wird. Dieser Dampferzeuger ist das eigentliche Herzstück eines Kohlekraftwerkes, da es den Dampf erzeugt, der die Turbinen antreibt, die ihre Energie an den angekoppelten Generator abgeben, der dann die Elektroenergie erzeugt.

In modernen Kraftwerken macht der Dampferzeuger auch baulich den größten Teil der Anlage aus. Er kann bis zu 100 Metern hoch sein. In seinem Innern befindet sich ein mehrere Kilometer langes Rohsystem, in dem aus dem erhitzten Wasser unter hohem Druck Dampf erzeugt wird.

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Nachdem der so erzeugte Dampf die Turbinen angetrieben und damit an Wirkungskraft verloren hat, wird er in Kondensatoren verflüssigt. Danach wird das so gewonnene Wasser erneut erwärmt und dem Dampferzeuger zugeführt. Der Kreislauf der Energieerzeugung beginnt von neuem.

Die Kondensatoren benötigen zur Abkühlung des Dampfes Wasser aus der Umbebung des Kraftwerkes. Dies ist der Grund, warum Kohlekraftwerke, wie alle anderen Wärmekraftwerke auch, sich oft an Flüssen oder anderen natürlichen oder künstlichen Wasserspeichern (Seen, Kanäle, riesige Wasserbecken) befinden.

Abfallentsorgung und Umwelt

Die Verbrennungsrückstände, im wesentlichen Asche und Schlacke, finden oft in der Bauindustrie, im Straßenbau oder der Zementherstellung Verwendung. Weitaus komplizierter stellt sich die Entsorgung der gasförmigen Verbrennungsrückstände dar. Sie werden zunächst in Katalysatoren geleitet, welche die enthaltenden Stickoxide entfernen. Rückgeführt werden können solche Katalysatoren an Ankäufer und Verwerter von edlen Metallen wie Platin oder Palladium. Durch diese Art von Recycling wird die Umweltbilanz eines Kraftwerks ebenfalls verbessert. Anschließend muss das Rauchgas in riesigen Filter- und Entschwefelungsanlagen gereinigt werden. Diese Reinigungsprozesse sind enorm kostenaufwendig, deshalb wurde in der Vergangenheit (und in ärmeren Ländern auch heute noch) oft auf sie verzichtet, was katastrophale Umweltbelastungen zur Folge hatte.

Erhöhung der Effizienz

Kohlekraftwerke haben weltweit einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von nur 30%. Das heißt nur weniger als ein Drittel der eingesetzten Brennstoffmenge erzeugt Energie. Die in der Bundesrepublik betriebenen Kraftwerke weisen einen Wirkungsgrad von 38 % auf. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades auf 50 % ist sowohl theoretisch als auch praktisch möglich. Der Energieerzeuger E.ON will in Zusammenarbeit mit dem Hersteller Siemens ein solches Kraftwerk in Wilhelmshaven im Jahre 2014 in Betrieb nehmen. Anmerkung des Verfassers: Sollte der Text zu lang sein, kann die Einletung auf zwei Sätze gekürzt und der letzte Absatz weggelassen werden.