Thermische Kraftwerke und ihre Verlustwärme

(openPR) Es ist nur das Wasser des Neckars, das im 140 Meter hohen Kühlturm des Kraftwerkes Heilbronn aufsteigt. Etwa 250 Liter werden dem Baden-Württembergischen Fluss dafür pro Sekunde entnommen und sorgen durch Verdunstung für Kühlung. Sobald die mit Feuchtigkeit gesättigte Luft weiter aufsteigt kühlt sie sich ab. Ein Teil regnet direkt im Kühlturm aus – ein anderer Teil steigt als Nebelwolke aus der oberen Öffnung. Schon von weitem sind die Wolken erkennbar, die sich bei Windstille über dem Kraftwerk bilden.

Das bei der Bundesnetzagentur als Kraftwerk 432 und 433 geführte Kraftwerk wird von der EnBW Kraftwerke AG betrieben und wird mit Steinkohle befeuert. Die beiden aktiven Blöcke bringen es auf 220 MW Nennleistung und wurden Mitte der 1960er Jahre in Betrieb genommen.

Das Bild des Kraftwerkes entstand am Morgen des 01.07.2013. Ein typischer Sommertag, bei dem abzusehen ist, dass in den kommenden Tagen zumindest keine Heizwärme im Umland von Heilbronn benötigt wird. Das Heizkraftwerk versorgt dank der Kraft-Wärmekopplung (KWK) die Nachbarschaft mit Fernwärme und Industriebetriebe mit Prozesswärme. Geht die dort abgenommene Energie zurück, dann muss etwas anderes mit der Wärme geschehen, die nicht für die Stromerzeugung genutzt werden kann.

Vereinfachtes Prinzip thermischer Kraftwerke
Bei einem Kraftwerk, welches einen Brennstoff verfeuert, besteht ein geschlossener Kreislauf, der mit einem Dampfkessel beginnt. Die darin erhitzte Flüssigkeit wird erhitzt und über einen Generator ausgeleitet. Im Anschluss muss der Dampf wieder abgekühlt werden, um den Kreislauf geschlossen zu halten. Generell gilt der Energieerhaltungssatz, d.h. jede Energie (Wärme), die nicht über den Generator zur Stromerzeugung verwendet werden kann, bleibt zunächst als Wärme im System. Bei der Kraft-Wärmekopplung wird weiter Energie entzogen und zum Beispiel für Fernwärme oder Prozesswärme genutzt.

Wirkungsgrad
Durch den Einsatz von KWK konnte der Wirkungsgrad von fossilen Kraftwerken verbessert werden, da je eingesetzte Einheit des Primärenergieträger (Kohle) mehr Nutzen erzielt werden kann. Da allerdings die Kühlung zwingend erforderlich ist, um die Generatoren für die Stromerzeugung im Betrieb zu halten, muss im Falle einer geringeren Nutzung durch die Kopplung auf irgend eine andere Art die Kühlung des Dampfes sichergestellt werden. Der dampfende Kühlturm in Heilbronn macht dies nach außen sichtbar.
Alternative zum Kühlturm ist die direkte Verwendung von Flusswasser. Dabei wird wesentlich mehr Wasser dem Gewässer entnommen und erwärmt. Das erwärmte Wasser wird dann wieder eingeleitet. Heilbronn hat laut Wikipedia eine Zulassung für bis zu 650 Liter pro Minute. Schaut man sich allerdings die Temperatur des Neckar am 01.07.2013 an (Quelle), so erkennt man, dass nicht mehr viel Erwärmung möglich ist. Bereits in den 1970er Jahren wurden Grenzwerte im Rahmen des Wärmelastplans eingeführt, die verhindern sollen, dass Abwärme in Flüssen zu einer Beeinträchtigung der Natur führt.

Geplante nicht Verfügbarkeit
Für Wartungsarbeiten und Revisionen müssen Kraftwerke regelmäßig vom Netz genommen werden. So ist zum Beispiel der Kühlturm in Heilbronn regelmäßig von Kalk und Schlamm des Flusses zu befreien. Betreiber legen diese Zeit gerne in die Sommermonate, da durch den fehlenden Verkaut von Wärme in dieser Zeit die finanzielle Rentabilität des Kraftwerkes zurück geht. Eine List der geplanten Revisionen findet sich bei der EEX.

Thermische Energieverschwendung
Gerade in den Sommermonaten führt die fehlenden Verwendungsmöglichkeiten der Wärme zu einem Rückgang der Effizienz dieser Kraftwerke. Ist der Kühlturm in Betrieb, so zeigt es, dass Energie ungenutzt bleibt. Die Auskopplung von Wärme stößt an ihre Grenzen, wenn es nicht gelingt die Wärme auch speichern zu können. Projekte wie der Schutzbunker als Energiespeicher in Hamburg-Wilhelmsburg sind bislang nur Versuche. Soll die Kohleverstromung noch einige Jahre als Brückentechnologie erhalten bleiben, so wird die Suche nach weitere Speichern unumgänglich sein. Thermische Speicher in einer kleineren Dimension, die Wärme aus dem Sommer im Winter nutzbar machen können, hatte der Energieblog Ecoquent-Positions vor einigen Tagen vorgestellt.


Energie ist zu billig
Natürlich kosten auch Speicher Geld. Kraftwerksbetreiber sind gut beraten, wenn Sie frühzeitig in geeignete thermische Langzeitspeicher investieren. Nur wenige Minuten Kühlturmbetrieb reichen aus, um so viel Wärmeenergie ungenutzt zu lassen, wie ein privater Haushalt im ganzen Jahr verbraucht. Sieht man die Dampfwolke aufsteigen, so kann dies nur bedeuten, dass entweder die Energie in Form von Wärme noch zu billig ist – oder der Strom zu teuer. Ein Fixum sind die Kosten für den Primärenergieträger.