Heizkraftwerk
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Ein Heizkraftwerk (HKW) ist eine industrielle Anlage zur Erzeugung von Elektrizität und Wärme in einem Kuppelprozess, der sogenannten Kraft-Wärme-Kopplung. Aufgrund der Notwendigkeit der Einspeisung in ein Fernwärmenetz liegen Heizkraftwerke in der Nähe von städtischen Verdichtungsräumen oder Industrieanlagen mit hohem Wärmebedarf.
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[Bearbeiten] Technik
Wie bei einem klassisch-thermischen Kraftwerk, wird die Primärenergie üblicherweise mit Hilfe eines geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislaufes in Elektrizität gewandelt. Dem Wasser wird durch Verbrennung von fossilen oder biogenen Brennstoffen Wärme zugeführt, und es wird im Kessel verdampft und im Überhitzer auf eine möglichst hohe Temperatur überhitzt. Der Frischdampf (maximale Betriebsbedingungen: 520-560°C, 160-250 bar) wird in einer Dampfturbine entspannt und treibt dabei den Generator an. Im Kondensator erfolgt die Verflüssigung des Dampfes. Der kondensierte Wasserdampf wird dem Kondensatbehälter zugeleitet und mittels Kondensatpumpen dem Speisewasserbehälter zugeleitet. Dort vermischen sich Kondensat und aufbereitetes Zusatzwasser aus dem Deionatbehälter. In dem Speisewasserbehälter wird das Wasser aufgeheizt und über den Entgaserdom thermisch entgast. Der Behälter bildet die Vorlage für die Speisewasserpumpen, die das Wasser dem Kessel - meistens zuerst über den Speisewasservorwärmer - zuführen.
[Bearbeiten] Heizkondensator
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Im rein stromerzeugenden Kondensationskraftwerk erfolgt eine Entspannung bis auf ein Druckniveau unter 0,1 bar und bereits in der Turbine findet eine Teilkondensation zum sogenannten Nassdampf statt. Das niedrige Temperaturniveau von 30-40°C der Kondensationsabwärme verhindert eine sinnvolle Nutzung. Im Heizkraftwerk wird daher Dampf eines höheren Druckes in einen Heizkondensator geleitet, der Wärme in ein Fernwärmenetz einspeist. Dabei werden die Vorlauftemperaturen witterungsgeführt geregelt, von 70°C im Sommer bis zu 140°C im Winter.
Der Dampf für den Heizkondensator kann auf zweierlei Weise gewonnen werden. Zum einen kann eine Gegendruckturbine verwendet werden, bei der der Dampf nicht vollständig entspannt. Der komplette Dampfstrom gelangt nach der Turbine in den Heizkondensator. Hier ist ein starres Kuppelverhältnis zwischen den Produkten Strom und Wärme gegeben. Zum anderen eröffnet eine Entnahmeturbine die Möglichkeit, Dampf vor Eintritt in den Niederdruckteil des Turbosatzes abzuzweigen. Hier ist ein flexiblerer Betrieb möglich mit einer losen Kopplung von Strom und Wärme. Je mehr Dampf zu Heizzwecken entnommen wird, desto weniger steht dieser zur Verrichtung mechanischer Arbeit in der Turbine zur Verfügung.
[Bearbeiten] Sonderformen
Neben den Dampfturbinenanlagen gibt es auch KWK-Prozesse mit einer Gasturbine. Hierbei wird das heiße Abgas der Gasturbine in Abhitzekesseln genutzt, wo neben Fernwärme auch Heißdampf für industrielle Prozesse erzeugt werden kann. Wird der Dampf über eine weitere Dampfturbine geleitet, um den elektrischen Anlagenwirkungsgrad zu erhöhen, spricht man von einem GuD-Kraftwerk (Gas-und-Dampf-Kombiprozess). Auch hier kann der Dampfturbine teilentspannter Dampf zu Heizzwecken entnommen werden.
Kleinere Anlagen in Modulbauweise werden als Blockheizkraftwerke bezeichnet. Im Gegensatz zu Heizkraftwerken, die bis zu mehreren 100 MW elektrische Leistung haben können, liegt ihre Größe im kW-Bereich bis zu maximal einigen Megawatt. Sie speisen in ein Nahwärmenetz ein oder versorgen größere Gebäudekomplexe mit Wärme.
