Über 95 % der deutschen Stromversorgung kommt aus Wärmekraftwerken, die alle eines gemeinsam haben: Sie nutzen eine Wärmekraftmaschine zum Antrieb für einen Generator.
Zu ihnen zählen Dampfkraftwerke, wie z.B. Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke, Gasturbinenkraftwerke, kombinierte Gas- und Dampfturbinenkraftwerke, kurz GuD-Kraftwerke genannt, verbrennungsmotorbetriebene Kraftwerke sowie geothermische (siehe dazu auch Geothermie) und solarthermische (siehe dazu auch Solarthermie) Kraftwerke. Wird neben Strom auch nutzbare Wärme erzeugt, spricht man -je nach Anlagengröße- von Heizkraftwerken oder Blockheizkraftwerken (BHKW).
Die meisten Wärmekraftwerke sind Dampfkraftwerke, auf deren Technik Deutschlands Stromversorgung im Wesentlichen basiert. Die öffentliche Stromversorgung Deutschlands wird zu rund 55% von Braunkohle- und Steinkohlekraftwerken abgedeckt. Weitere 34% kommen aus Kernkraftwerken. Das sind zusammen annähernd 90% der Stromerzeugung.
Dampfkraftwerke arbeiten alle nach einem ähnlichen Prinzip: Durch Erhitzen eines von Wasser durchströmten Rohrsystems in einem Dampferzeuger entsteht Wasserdampf. Dieser so genannte Frischdampf verlässt unter hohem Druck den Dampferzeuger und durchströmt die Leit- und Laufschaufeln einer Turbine, die im Wesentlichen wie viele hintereinander aufgestellte Windräder arbeitet. Dabei verliert der Dampf Druck und Temperatur. Über eine Welle treibt die Turbine einen Generator an, der die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Der erzeugte Strom wird ins Netz eingespeist.
Der Dampf, der die Turbine verlässt, hat nur noch geringen Druck und muss in einem Kondensator zu Wasser kondensieren (siehe dazu auch Kondensat). Das Wasser wird in den Dampferzeuger zurückgeleitet und der Wasser-Dampf-Kreislauf beginnt von neuem.
Für die Dampferzeugung gibt es verschiedene Möglichkeiten:
Die älteste ist das Prinzip des Wasserkessels, unter dem ein Feuer brennt und das Wasser zum Verdampfen bringt. Als Brennstoff kann praktisch jeder brennbare Stoff verwendet werden. Heizkessel in Kraftwerken verbrennen in der Regel Kohle, Öl oder Gas. Aber auch Müll, Holz oder Stroh werden in Dampfkraftwerken eingesetzt.
Geothermische Kraftwerke brauchen keinen Brennstoff, sondern nutzen die Erdwärme. In solarthermischen Kraftwerken wird die Wärmeenergie der Sonnenstrahlung zur Dampferzeugung aus Wasser verwendet.
In Kernkraftwerken erfolgt die Dampferzeugung durch die Wärme, die bei einer kontrollierten Kernspaltung frei wird.
In einem Gasturbinenkraftwerk wird kein Dampf erzeugt, sondern das unter hohem Druck stehende Abgas des Verbrennungsprozesses direkt auf die Turbinenschaufeln geleitet. Anstelle von Dampf treibt die Ausdehnung des Verbrennungsgases die Turbine an.
Blockheizkraftwerke zur gleichzeitigen Bereitstellung von Wärme und Strom arbeiten entweder mit einem Verbrennungsmotor oder mit einer Brennstoffzelle.
In Wasserkraftwerken wird die potenzielle Energie des Wassers in elektrische umgewandelt. Die Energieausbeute hängt dabei von der Wassermenge und der Fallhöhe ab. Sobald Wasser fließt, liegt kinetische Energie vor. Sie setzt die Turbine und den damit verbundenen Generator in Bewegung. Ein Wirkungsgrad von 85% bis über 90% ist möglich.
In Windkraftwerken wird die kinetische Energie des Windes zur Erzeugung von Strom genutzt. Windkraftwerke zur Erzeugung elektrischer Energie können als kleinere Anlagen (bis 100 kW) entlegene Gebiete dezentral mit Energie versorgen, aber auch mit einer Leistung von mehreren 100 kW bis in den Megawattbereich Strom in Versorgungsnetze einspeisen.
Für den sinnvollen Einsatz von Windkraftwerken sollte die Windgeschwindigkeit 10 m über dem Boden 5 m/s ( = 18 km/h) überschreiten.
Hier einige Infos zur Windenergienutzung in Dortmund mit Hinweisen zu Airwin, Ellwira und aktuellen online-Messdaten.
