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Technik erklärt Wie funktioniert ein Kohlekraftwerk? Stromerzeugung im Blick
In einem Kohlekraftwerk wird chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Doch wie läuft das genau ab? Wir erklären es einfach und verständlich.
Kohlekraftwerke gehören zu den am häufigsten genutzten Kraftwerkstypen weltweit und sind noch immer ein bedeutender Bestandteil der Energieversorgung. Doch wie funktioniert ein Kohlekraftwerk eigentlich? Hier erfahren Sie mehr über den Prozess der Stromerzeugung, die Technik dahinter und welche Umweltauswirkungen mit der Nutzung verbunden sind.
Vom Brennstoff zur Energie: Kohle als Ausgangspunkt
Die Kohle, die in Kohlekraftwerken zur Stromerzeugung genutzt wird, stammt aus Bergwerken und Tagebauen. In das Kraftwerk gelangt sie meist per Schiff, Bahn oder LKW. Bevor sie verbrannt wird, wird sie gelagert und auf die richtige Größe zerkleinert. Im Kraftwerk wird die zerkleinerte Kohle in einem Kessel verbrannt. Hier wird eine große Menge an Wärme erzeugt, da die Kohle als fossiler Energieträger durch die enthaltenen Kohlenstoffverbindungen viel Energie freisetzt.
Wärme erzeugt Dampf
Die durch die Kohleverbrennung entstehende Wärme erhitzt Wasser, das durch Rohre im Kessel zirkuliert. Das Wasser wird dabei so stark erhitzt, dass es in großen Mengen verdampft und dabei hohen Druck aufbaut. Der Wasserdampf, der im Kessel entsteht, erreicht Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius und steht unter hohem Druck. Dieser Dampf wird in die nächste Prozessstufe geleitet, um die Energie weiterzuverwerten.
Umwandlung in mechanische Energie: Dampfturbine treibt Generator an
Der Dampf strömt nun in die Turbine, eine rotierende Maschine, die von der Kraft des Dampfes angetrieben wird. Der heiße, unter hohem Druck stehende Dampf prallt auf die Schaufelräder der Turbine und bringt diese zum Rotieren. An die Turbine gekoppelt ist der Generator, das Herzstück der Stromerzeugung.
Der Generator funktioniert nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion: Durch die Rotation der Turbine entsteht im Generator ein Magnetfeld, das schließlich elektrische Energie erzeugt. So wird die Bewegungsenergie des Dampfes in elektrische Energie umgewandelt.
Kondensation des Dampfes
Dampf wird wieder zu Wasser: Nach dem Durchlaufen der Turbine wird der Dampf im Kondensator abgekühlt und kondensiert zurück zu Wasser. Dieser Prozess wird meist durch Kühlwasser aus einem nahegelegenen Fluss oder einem speziellen Kühlturm unterstützt.
Das kondensierte Wasser wird wieder zurück in den Kessel geleitet, um erneut erhitzt zu werden und den Kreislauf von vorn zu beginnen. Diese geschlossene Schleife sorgt für einen effizienten Wasserverbrauch im Kraftwerk.
Ableitung der Abgase
Bei der Verbrennung der Kohle entstehen Abgase, die Schadstoffe wie Schwefeldioxid und Stickoxide enthalten. In modernen Kohlekraftwerken durchlaufen diese Abgase spezielle Filteranlagen, die einen Großteil der Schadstoffe herausfiltern. Die gefilterten Abgase werden schließlich über den Schornstein in die Atmosphäre abgegeben.
Der Kühlturm, der in vielen Kohlekraftwerken zu sehen ist, dient der Ableitung des Wasserdampfs, der bei der Kondensation entsteht. Dieser Wasserdampf ist im Gegensatz zu den Abgasen schadstofffrei.
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Umweltauswirkungen von Kraftwerken mit fossilen Rohstoffen
Der Betrieb von Kohlekraftwerken trägt erheblich zur CO₂-Emission und damit zum Klimawandel bei. Kohle ist ein fossiler Energieträger und ihre Verbrennung setzt große Mengen an Treibhausgasen frei. Diese Kraftwerke gehören zu den Hauptquellen für CO₂ und tragen wesentlich zur Luftverschmutzung bei. Zudem hat der Kohleabbau oft negative Auswirkungen auf die Umwelt, wie die Zerstörung von Landschaften und Lebensräumen.
Alternativen und Zukunftsperspektiven
Kohlekraftwerke sind technisch ausgefeilte Anlagen zur Stromerzeugung, die einen großen Teil der weltweiten Energieversorgung ausmachen. Dennoch stehen sie zunehmend in der Kritik, weil ihre Umweltauswirkungen die dringende Notwendigkeit alternativer, sauberer Energiequellen deutlich machen.
Mit dem Umstieg auf erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie setzen viele Länder auf eine nachhaltigere Energieversorgung und reduzieren den Einsatz fossiler Brennstoffe, um langfristig eine klimafreundlichere Energieproduktion zu erreichen.
- leifiphysik.de: "Kohlekraftwerk"
