Ein Beitrag von Dieter Schenk – CEO und Pumpenfachtechniker bei der schubag AG
Die Schweiz hat eine vielfältige Kraftwerklandschaft, die stark auf erneuerbare Energien setzt. Die unterschiedlichen Arten von Kraftwerken, die zur Stromerzeugung genutzt werden, haben grundsätzlich alle Ihre Vor- und Nachteile. Erneuerbare Energiekraftwerke mit Wasserkraft, Wind oder Solar haben ihre eigenen Gesetze und der Umwandlungsprozess der Energie in Strom ist unterschiedlich. Bei Wärmekraftwerken hingegen, zu denen Kernkraftwerke, Holzkraftwerke oder auch Kehrichtverwertungsanlagen (KVA) gehören, spielt der Wasser-Dampfkreislauf eine entscheidende Rolle.
Schematische Darstellung – Wasser-Dampf-Kreislauf
Der Wasser-Dampf-Kreislauf in einem Kraftwerk ist ein zentraler und wichtiger Prozess, der zur Energieerzeugung genutzt wird. In thermischen Anlagen basiert dieser Prozess auf der Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Arbeit, die schliesslich in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Kreislauf umfasst mehrere Schritte, die in einem kontinuierlichen Ablauf miteinander verbunden sind.

Erwärmung des Wassers
Der Kreislauf beginnt mit Wasser, das in einem Kessel oder einem Dampferzeuger erhitzt wird. Dieser Prozess erfolgt in der Regel durch die Verbrennung von Brennstoffen wie Holz, in KVA’s Abfällen oder durch Kernspaltung in einem Kernkraftwerk. Die freigesetzte Wärmeenergie erhitzt das Wasser bis zu dem Punkt, an dem es verdampft und in den Dampfzustand übergeht. Die Qualität des Wassers ist entscheiden für einen effizienten Betrieb des Kraftwerks. Dieses wir in mehreren Schritten aufbereitet um die notwendige Reinheit, die Entgasung, die Härte, die Leitfähigkeit sowie den pH-WertDer pH-Wert ist ein Mass für den sauren oder basischen Cha... sicherzustellen.
Dampfexpansion in der Turbine
Der erzeugte Hochdruckdampf wird dann in eine Dampfturbine geleitet. Hier expandiert der Dampf und verliert dabei Druck und Temperatur. Dieser Vorgang wird auch als Entspannung benannt. Durch diese Entspannung wird die Energie des Dampfes in mechanische Arbeit umgewandelt. Die Turbine ist mit einem Generator verbunden, der die mechanische Arbeit der Turbine in elektrische Energie umwandelt. Weitere Details zu Dampfturbinen finden Sie hier.
Kondensation des Dampfes
Nachdem der Dampf seine Energie in der Turbine abgegeben hat, wird er in einen Kondensator geleitet. Es gibt unterschiedliche Kondensatoren, die in Kraftwerken zum Einsatz kommen. In vielen Fällen wird der Dampf mittels Kühlwassers (oft aus einem nahegelegenen Fluss oder See) wieder abgekühlt und kondensiert zu Wasser. Es können aber auch luftgekühlte Kondensatoren, in welchen Ventilatoren eingebaut sind, zum Einsatz kommen. Der Schritt zur Kondensation ist entscheidend, um den Kreislauf zu schliessen und das Wasser wieder in den Kessel zurückzuführen.
Wasseraufbereitung und Rückführung
Das nun kondensierte Wasser wird in einen Speisewassertank oder einen sogenannten Speisewasseraufbereiter geleitet, wo es wieder aufbereitet wird, um allfällige Verunreinigungen zu entfernen. Es wird dann wieder in den Kessel zurückgeführt, um den Kreislauf wieder von vorne zu starten. Dieser Prozessschritt kann durch Pumpen und gegebenenfalls durch zusätzliche Heizvorrichtungen zusätzlich optimiert werden.
Wiederholung des Kreislaufs
Der Wasser-Dampf-Kreislauf ist ein geschlossener Kreislauf. Nachdem das Wasser mit Speisewasserpumpen wieder in den Kessel zurückgeführt wurde, beginnt der Prozess von vorne. Speisewasserpumpen können als Antrieb einen AsynchronmotorAsynchronmotoren dienen vielen Anwendungen, wie Pumpen, Werk... oder eine Dampfturbine haben. Dieser kontinuierliche Kreislauf ermöglicht es Kraftwerken, konstant Energie zu erzeugen, solange genügend Brennstoff vorhanden ist, um das Wasser zu erhitzen.
Welche Pumpenlösungen benötigen Wasser-Dampf-Kreisläufe?
Um einen möglichst effizienten Betrieb zu garantieren, leisten die eingesetzten Pumpen einen entscheidenden Beitrag zur Gesamteffizienz der Anlage. Es kommen insbesondere Pumpen zum Einsatz die einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen. Weiter müssen die Materialien der Pumpe so gewählt werden, dass die, gegenüber dem aufbereiteten Wasser, beständig sind und die hohen Drücke aushalten können. Ebenfalls nicht zu vernachlässigen sind die hohen Temperaturen in den Anlagen. Im Normalfall müssen die Aggregate mindesten 140°C aushalten können. Wir bieten perfekte Pumpenlösungen die den ganzen Prozess abdecken. Speisewasserpumpen, Kühlwasserpumpen, Kondensatpumpen sowie Pumpen für die Nebenprozesse erhalten Sie von uns aus einer Hand.
Fazit
Der Wasser-Dampf-Kreislauf sowie die passenden Pumpen sind also das Herzstück der meisten thermischen Kraftwerke und eine grundlegende Technologie, um elektrische Energie aus Wärmequellen zu gewinnen. Moderne und neue Kraftwerke optimieren diesen Kreislauf durch verschiedene Techniken, wie zum Beispiel das Überhitzung von Dampf, um den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu steigern und den Brennstoffverbrauch zu minimieren. Zusätzlich kann anfallende Abwärme zur Speisung von Fernwärmenetzen benutzt werden. Die meisten Anlagen in der Schweiz haben heute eine Wärmeauskopplung, wo die thermische Nutzung optimiert wird. Dadurch lässt sich der Gesamtwirkungsgrad der Anlage entscheidend optimieren und leistet einen Beitrag zur CO2-armen Energiezukunft.
Die schubag AG beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit optimalen Lösungen für Wasser-Dampf-Kreisläufe. Profitieren Sie von unserer Erfahrung und lassen Sie sich von unseren Pumpenfachingenieuren beraten.
PUMPENLösungen effizient und kraftvoll!