Gaskraftwerk: wieso stellt die zweite Gasturbine nur halb so viel Strom her als die erste?
Hallo! Ich habe am Mittwoch eine PowerPoint Präsentation in Physik und wir sollen Leitfragen mit einbauen. Meine Folie:
Wie ist die Funktionsweise eines Gaskraftwerkes: Es passiert in einer Gastubine -> Erdgas wird zusammen mit der Luftzufuhr verbrannt -> Generator wird angetrieben und Strom wird produziert -> Heiße Abgase entstehen die als Wärmequelle für einen Wasserkreislauf genutzt werden -> Wasser verdunstet und es entsteht heißer Dampf -> Dampf treibt den zweiten Generator an -> Stellt halb so viel Strom her wie als der erste Generator -> Dampf kühlt ab und wird in einen Kondensator geleitet -> Dampf wird noch weiter runter gekühlt -> Der Dampf kondensiert zu Wasser -> Wasser wird zurück mit einer Pumpe in den Kreislauf geführt
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nun stellt sich die Frage: wieso produziert die zweite Gasturbine nur halb so viel Strom?
Ich bin definitiv kein Ass in der Physik und ich finde auch nichts auf Google deshalb frage ich euch wieso ist das so?
6 Antworten
Verbesserungsvorschlag:
Funktionsweise eines Gas- und Dampfkraftwerkes (GuD-Kraftwerk):
- Verdichter der Gasturbine saugt Luft an und verdichtet sie auf rund 25 bar
- in der Brennkammer wird Erdgas eingeblasen und entzündet
- Erdgas wird verbrannt bei etwa 1300 °C
- Heiße Verbrennungsgase treiben Turbine. Dabei verlieren sie Druck und Temperatur. Zustand am Austritt: 1 bar, ca. 600 °C
- Drehende Gasturbine treibt Generator an. Strom wird produziert.
- Heiße Abgase erhitzen und Verdampfen in einem Kessel Wasser.
- Dampf: ca.290°C, 80 bar; Abgas: ca. 320 °C
- Dampf treibt Dampfturbine an
- Drehende Dampfturbine treibt Generator an. Strom wird produziert.
- Dampf kühlt ab und wird in einen Kondensator geleitet. Der Dampf kondensiert zu Wasser
- Wasser wird zurück mit einer Pumpe in den Kreislauf geführt
- Eventuell: Restwärme der Abgase kann zur Erhitzung von Wasser für die fernheizung genutzt werden: noch bessere Ausnutzung der Brennstoffenergie.
Leistungsverteilung:
Die Energie, die in den Abgasen enthalten ist (Enthalpie), ist fast nur von deren Temperatur abhängig. In der Gasturbine sinken die Abgastemperaturen um rund 700 °C und im Kessel für die Dampfturbine nur um rund 300 °C. Dementsprechend verteilt sich auch die Leistungsausbeute zwischen Gasturbine und Dampfturbine auf ungefähr 2:1. Deshalb ist die Leitsung der Gasturbine etwa doppelt so groß wie die der Dampfturbine.
Hallo, die zweite Turbine ist dann in diesem Fall keine Gasturbine, sondern eine Dampfturbine. Wird der gesamte durch die Abwärme der Gasturbine gewonnene Dampf über die Kondensations-Gegendruckturbine in den Kondensator geleitet, so wird die gesamte Enthalpie des Dampfes in elektrische Energie umgewandelt... Bei einer bei einer Kondensations-Gegendruckdampfturbine wird dagegen ein Teil das Dampfes aus der Turbine für die Erzeugung von Fernwärme abgezweigt für die Erzeugung von Fernwärme abgezweigt. Daher kann die Enthalpie des Dampfes nicht vollständig für die Stromerzeugung genutzt werden. Das Verhältnis der Stromerzeugung zwischen den beiden Turbinen hängt daher auch von der Nachfrage von Strom und Fernwärme ab...
Du beschreibst hier anscheinend ein GUD (Gas- und Dampf) Kraftwerk.
Die primäre Turbine wird von der Verbrennung des Gases angetrieben, der heiße Abgasstrahl (dem nun bereits Energie fehlt) wird über einen Wärmetauscher zur Dampferzeugung genutzt und treibt eine Dampfturbine an.
Da wie gesagt bereits Energie fehlt, die Temperatur niedriger ist, kannst Du mit der erzeugten Frischdampfmenge eben nur noch weniger Arbeit verrichten und weniger Leistung bereitstellen.
Für weitere Stufen gilt das dann analog.
Die zweite ist eine Dampfturbine.
Von dieser Feinheit mal abgesehen entspricht die nutzbare Energiemenge so ganz grob der Temperaturdifferenz. Wie heiß ist eine Gasflamme? Locker 1000 °C. Wie heiß ist der Dampf? Vielleicht 300 °C. Welche Temperatur hat das Kühlwasser? Rund 20 °C. 1000-300 ist deutlich größer als 300-20.
Die genauen Temperaturwerte solltest du natürlich nachsehen, meine sind nur grob geschätzt.
weil der dampf einen teil seiner energie bei der ersten turbine "verliert" bzw. abgibt. bei der zweiten hat es logischerweise weniger, aber ob da die quote wirklich 50% ist, weiß ich nicht. auf jeden fall kann man nicht unendlich viele turbinen da hintereinander hauen, weil der dampf irgendwann nur noch zu nebel wird