Kraft-Wärme-Kopplung

Zusammenfassung

Die Bereitstellung von elektrischer Energie und von Prozeßdampf oder Heizwärme kann in besonders rationeller Weise in Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung erfolgen [4.1 – 4.4]. Das Grundprinzip dieser Verfahrensweise sei durch Abb. 4.1 erklärt. Während im Falle eines Dampfturbinenprozesses (a), der nur zur Erzeugung von elektrischer Energie ausgelegt ist, eine möglichst weitgehende Expansion des Dampfes in der Turbine durchgeführt wird — und zwar bis zu einem Gegendruck, welcher durch die Temperatur der Umgebung bedingt ist (z.B. p _Kond ≈ 0,04 bar entsprechend T _Kond ≈ 30°C) — erfolgt die Entspannung des Dampfes in einer Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung (b) nur bis zu einem solchen Gegendruck, der die Abfuhr der Kondensationswärme auf einem für praktische Anwendungen brauchbaren Temperaturniveau erlaubt. Für die Bereitstellung von Heizwärme wäre so z.B. eine Expansion bis herunter zu 2 bar entsprechend 120°C oder für die Erzeugung von Prozeßdampf für verschiedene industrielle Anwendungen eine Entspannung bis zu 20 bar entsprechend 211°C zweckmäßig. Entsprechend der Dampfdruckkurve des Wassers bestehen die in Tab. 4.1 aufgeführten Zusammenhänge zwischen Kondensationsdruck und Kondensationstemperatur. Die Ausbeute an elektrischer Energie sinkt bei dieser Prozeßführung, jedoch kann theoretisch die gesamte Kondensationswärme, die beim Stromerzeugungsprozeß als Abwärme an die Umgebung abgegeben werden muß, als Nutzwärme auf erhöhtem Temperaturniveau gewonnen werden. Die h-s-Diagramme der vereinfachten Schaltungen in Abb. 4.1 zeigen diesen Sachverhalt in Verbindung mit dem Sankey-Diagramm. Insgesamt ist bei der hier erläuterten Schaltung zur Kraft-Wärme-Kopplung, die auch als Gegendruckschaltung bezeichnet wird, ein Nutzungsgrad der Brennstoffwärme erreichbar, der im wesentlichen nur durch den Kesselwirkungsgrad bestimmt wird.