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Herzlich Willkommen Jahresarbeit der 12. Klasse: Nachhaltige Energieversorgung Briefwechsel zur Energiewende Grafikgalerie Energielinks Themen Leserbriefe Reiseberichte Gästebuch 
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Nachhaltige Energieversorgung4. 2 Nutzung der Kraft- Wärme- KopplungIn den konventionellen Kraftwerken wird die durch Verbrennung, bzw. bei der Atomenergie durch Spaltung, entstehende Wärme genutzt, um Wasser zum Sieden zu bringen. Der unter hohem Druck gehaltene Dampf treibt eine Turbine an und diese den Generator, der wiederum Strom erzeugt. Ein Großteil der eingesetzten Energie geht bei diesem Umwandlungsvorgang als Abwärme verloren. Das heißt nur ein Teil der Energie wird genutzt. Man spricht hier von dem Wirkungsgrad (Brennstoffausnut-zung). Dieser gibt an, welcher Prozentsatz der eingesetzten Energie genutzt worden ist. So verbraucht ein Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 40 Prozent die Hälfte an Brennstoff wie ein Kraftwerk mit 20 Prozent Wirkungsgrad. Die heutigen konven-tionellen Kraftwerke kommen durch Energieverluste nicht über einen Wirkungsgrad von 30 - 40 Prozent hinaus.Der Gedanke der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist, die entstehende Abwärme nicht in den Kühlturm zu schicken, sondern sie zu nutzen, um Wärme für Wohnungen oder Industrie bereitzustellen. Man spricht dann von Fern- bzw. Nahwärme. KWK-Anlagen dienen also der gleichzeitigen Erzeugung von Nutzwärme und Strom in einem Pro-zess. So kommt z.B. eine KWK-Anlage mit Gasturbine und nachgeschalteten Gas und Dampf- Prozess (GuD) auf einen Wirkungsgrad von 50 - 60 Prozent allein für die Stromerzeugung. Neben der nachgeschalteten Gas-Dampf-Turbine wird aber auch das im Fernwärmenetz zirkulierende Wasser erhitzt. Dadurch erhöht sich der Wir-kungsgrad der Anlagen auf bis zu 90 Prozent. Durch die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme wird Primärenergie (z.B. Gas, Kohle oder Biomasse) eingespart. Außerdem verringert sich der CO2-Ausstoß im Vergleich zu Anlagen, die Strom und Wärme getrennt erzeugen. Die wesentlichen Anlagen der Kraft- Wärme- Kopplung sind: Gas- und Dampfturbi-nen (GuD), Gasturbinen (GT), Block- (Motor)Heizkraftwerke (BHKW) und Dampfturbinen Anlagen. Der Betrieb dieser Anlagen ist mit Erdgas, Öl, Kohle, Müll, Biomasse und Biogas möglich. Ihren Einsatz finden KWK-Anlagen in größeren Wohnanlagen, Schulen, Hallenbädern, Sportzentren, Krankenhäusern, Altenheimen und in Städten. In Duisburg lassen sich zum Beispiel durch die KWK jährlich rund 90 000 Tonnen CO2 einsparen. In Berlin Mitte steht eine GuD-Anlage mit zwei Gasturbinen, und auch die Stadt Saarbrücken bezieht ihre Energie zu 90 Prozent aus einer KWK-Anlage. Bei der Industriellen Eigenstromerzeugung in Deutschland wurden 1996 72 Prozent in KWK- Anlagen erzeugt. Kraft-Wärme-Kopplung ist auch in Atomkraftwerken möglich und wird in Deutschland im AKW Stade betrieben. Ein Kernreaktor kann auch einen GuD-Prozess antreiben. Geeignet ist zum Beispiel der Kugelhaufenreaktor. (Davon gibt es keine in Deutsch-land). Das Problem ist nur, dass z.B. ein Druckwasserreaktor mit einer Leistung von 1300 MW elektrischer Leistung eine thermische Leistung von etwa 3700 MW hat. Um genügend Abnehmer zu finden, müsste man eine sehr lange Leitung bauen, was aus technischen und finanziellen Gründen schwierig ist.  Auch die Stadt Dresden bezieht einen Großteil ihrer Energie aus einer GuD-Anlage an der Nossener Brücke. Diese will ich hier als Beispiel vorstellen. Bis Anfang der 90er waren zwei Heizkraftwerke, beide mit Braunkohle befeuert, und ein Heizkraft-werk mit Schwerölfeuerung in Betrieb, um Dresden mit Strom und Wärme zu versor-gen. Anfang 1995 ging dann das kompakte Heizkraftwerk mit 86 m Länge, 96 m breite und 30 m Höhe nach 13monatiger Bauzeit in Betrieb. Der geringe Abstand zu den nächsten Häusern (15 m) und die kleine Baufläche forderten den Planern einige Intelligenz ab. Es musste sozusagen im Flüsterton arbeiten, was nur mit umfangrei-chen Maßnahmen der Schalldämpfung zu bewerkstelligen war. Der Brennstoff Erd-gas und der hohe Wirkungsgrad der KWK sorgen für niedrige Emissionswerte (97 Prozent Verringerung im Vergleich mit den alten Anlagen). Gegenüber der getrennten Erzeugung von Wärme in Heizanlagen und Strom in Kondensationskraftwerken werden in Dresden mind. 40 Prozent CO2 pro Jahr weniger emittiert. Es deckt rund 40 Prozent des Wärmebedarfs der Stadt. Durch die Verbrennung in der Gasturbine entsteht ein Gasgemisch mit einer Temperatur von etwa 1130 °C und einem Druck von 15 bar. Dieses Gemisch erzeugt nach dem Antreiben einer Turbine mit einem Generator, in dem Abhitzekessel Dampf. Nach dem Antreiben der Turbine hat das Gemisch noch eine Temperatur von 530 °C und einem Druck von etwa ein bar. Der im Abhitzekessel erzeugte Dampf wird ge-nutzt, um eine Turbine mit einem weiteren Generator anzutreiben. Neben dem Er-zeugen von Dampf für die Turbine wird anschließend auch das Wasser der Fern-wärme erhitzt. Zudem wird der Dampf nicht wie bei üblichen Kraftwerken mit Hilfe eines Kondensators und Kühlturms zu Wasser kondensiert, sondern mittels eines Heizkondensators. Durch diesen strömt das Wasser aus dem Fernheiznetz und nimmt die Kondensationswärme auf. Reicht die Hitze der Gasturbinenabgase für die vom Fernwärmenetz und von der Dampfturbine angeforderten Wärme nicht aus, kann in dem Abhitzekessel eine Zusatzfeuerung zu geschaltet werden. Wenn das Gemisch den Abhitzekessel verlässt, ist es nur noch rund 100 °C warm und kommt so als Abgas in einen der drei Schornsteine. In dem Heizkraftwerk sind drei Gastur-binen mit einer Maximalleistung von je 70 MW installiert. Durch die Zusatzfeuerung im Abhitzekessel und den Heizkondensator der Dampfturbine kann das Kraftwerk rund zwei Drittel der im Winter erforderlichen Spitzenlast der Stadt von 750 MW dek-ken. (Den Rest liefert ein Kraftwerk in Dresden- Reick bzw. eine Anlage im Industriegebiet Straße E, welche im Sommer nicht in Betrieb sind.) Mit seinen vier flexibel einsetzbaren Turbinen (drei Gas- und eine Dampfturbine), drei Abhitzekesseln mit je zwei Zusatzfeuern und mit einem Heizkondensator, kann das Kraftwerk relativ gut auf die verschiedenen Versorgungslagen reagieren. Der Spitzenlast im Winter von 750 MW stehen Niedriglasten im Sommer von nur 30 MW be-darf gegenüber. Auch braucht neben der Industrie für Prozesswärme kaum ein End-verbraucher Wärme. So kann es schon vorkommen, dass trotz absoluten Niedrigfah-rens des Kraftwerkes Energie im Kühlturm "verheizt" wird.(69) (69) Siehe: DREWAG - Stadtwerke Dresden GmbH (Hrsg.), Gasturbinen-Heizwerk Dresdner-Nossener Brücke, Dresden |
Inhalt:Vorwort Einleitung - Thema Umwelt kein Thema mehr? - Was ist Nachhaltigkeit? - Begriffsklärung Energie
1. Kapitel - Bilanzen der Energieverbrauchs- 1.1 Primärenergieverbrauch - 1.2 Endenergieverbrauch - 1.3 Stromerzeugung - 1.4 Verluste bei der Stromerzeugung - 1.5 Internationaler Energiemarkt
2. Kapitel - Weg in eine Sackgasse- 2.1 Grenzen des Wachstums - 2.2 Verknappung der Rohstoffe - 2.2.1 Sich regenerierende Quellen - 2.2.2 Sich nicht regenerierende Quellen - 2.3 Die Veränderung des Klimas - 2.3.1 Die Erwärmung des Klimas - 2.3.2 Der Treibhauseffekt - 2.3.3 Anthropogener Treibhauseffekt - 2.3.4 Steigerung der CO2-Konzentration - 2.3.5 Ein neues Politikfeld - 2.3.6 CO2-Reduktionsziele - 2.3.7 Wie wird sich das Klima ändern? - 2.3.8 Auswirkungen in Sachsen - 2.4 Das Verkehrsproblem
3. Kapitel - Erneuerbare Energiequellen3.1 Windenergie - 3.2 Wasserkraft - 3.3 Photovoltaik - 3.4 Sonnenkollektoren - 3.5 Solarthermische Kraftwerke - 3.6 Biomasse und Biogas
4. Kapitel - Die Zukunft der Energieversorgung?- 4.1 Steigerung der Effizienz - 4.2 Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung - 4.3 Potenziale der Energieeinsparung - 4.4 Technische Potenziale erneuerbarer Energiequellen - 4.5 Szenarien und Perspektiven der erneuerbaren Energien - 4.6 Das Jahrhundert der Umwelt - 4.6.1 Die Rolle der Kernenergie - 4.6.2 Eine Wertentscheidung für die Zukunft
AnhangHeuersdorf - ein Ort kämpft um seine Exsistenz I. Bericht über die 3. Klimakonferenz der Jugend und zu der Lage in Heuersdorf II. Vegetationsbestandsaufnahme in Heuersdorf III. Apfelsaft aus Heuersdorf IV. Ein kurzer Rückblick in die Geschichte des Ortes V. Heuersdorf und die Braunkohle Glossar Verwendete und weiterführende Literatur Energielinks |