85 Ohne Energie geht nichts Wie liefern Wärmekraftwerke elektrische Energie? Wärmekraftwerke benötigen wir, wenn die Leistung der Wasser- und Windkraftwerke durch zB zu wenig Wasser (zB im Winter) oder ausbleibenden Wind absinkt. Sie wandeln zuerst die chemische Energie von Brennstoffen durch Verbrennen in Wärmeenergie um. Dadurch entstehen heiße Abgase (etwa 800 °C) und Wasserdampf (etwa 600 °C). Diese bewegen Gasturbinen oder Dampfturbinen (Abb. 85.1). Generatoren wandeln die Bewegungsenergie der Turbinen in elektrische Energie um (Abb. 85.2). Fossile Brennstoffe (Erdgas, Erdöl, Kohle) enthalten Kohlenstoff, der lange Zeit unter der Erde war. Bei ihrem Verbrennen entsteht Kohlenstoffdioxid (CO2). Der steigende Anteil von Kohlenstoffdioxid in der Lufthülle der Erde (derzeit etwa 0,042 %) ist für die Klimaerwärmung mitverantwortlich. Wärmekraftwerke, in denen „Biomasse“ (zB Holz, Stroh, Stallmist) verbrannt wird, gelten als „umweltschonend“, obwohl auch sie CO2 in die Luft abgeben. Andere umweltschonende Kraftwerke – Wasserkraftwerke, Windkraftwerke und Solaranlagen – tun das nicht. Recherchiere im Internet, weshalb das Verbrennen von Biomasse als „umweltschonend“ gilt. A2 Luft Kühlwasser Brennstoffe werden verbrannt Dampf Abgasreinigung Generator Kühlturm Schornstein Turbine 85.2 Aufbau eines Wärmekraftwerks 85.1 Dampfturbine eines Wärmekraftwerks Wie eine Dampfturbine Fülle einen feuerfesten Kolben (1 l) mit etwa 250 ml Wasser. Verschließe ihn mit einem doppelt gebohrten Stopfen, in dem ein Thermometer und ein Glasrohr stecken. Das Rohr leitet den Wasserdampf zu einem Turbinenmodell. Bringe das Wasser im Kolben zum Kochen. Dazu befestigst du den Kolben in einem Stativ. Erhitze mit dem Gasbrenner, bis sich genug Dampf bildet, um das Turbinenrad zu drehen. Achtung – Verbrennungsgefahr! Trage eine Schutzbrille! Überlegt in Gruppen: Wie könntet ihr den Versuch durchführen, damit dabei „umweltschonend“ Wasserdampf entsteht? V2 A3 Wie kommt die elektrische Energie von den Kraftwerken zu uns? Kraftwerke liegen weit von Wohnorten entfernt. Ein Vorteil des elektrischen Stroms ist, dass er durch Kabel über große Strecken dorthin gebracht werden kann, wo er gebraucht wird. Damit dabei nicht zu viel Wärme an die Umgebung abgegeben wird (Energieentwertung, Seite 71), muss die Stromstärke in den Transportleitungen klein gehalten werden. Deshalb wird in Umspannwerken mit Transformatoren ( Seiten 82–83) die elektrische Spannung auf mehrere kV (1 Kilovolt sind 1000 V) erhöht und dabei die Stromstärke gesenkt (P = U · I). Dadurch kann elektrischer Strom mit möglichst geringer Wärmeabgabe über weitere Strecken in Hochspannungsleitungen transportiert werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, viele verteilte Kleinkraftwerke in der Nähe von Ortschaften zu haben. So können auch teure Stromleitungen gespart werden. Umspannwerk Umspannwerk Transformator Ortsleitung 3 x 400V/230V, 50Hz + Neutralleiter Neutralleiter Ortstransformator zum Endgerät zB 380kV, 220kV oder 110kV Hochspannungsleitung Mittelspannungsnetz zB 6 000 V Transformator Turbine Kraftwerk etwa 10kV Generator 85.3 Transportschema der elektrischen Energie Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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