Wie geht Energie beim Wärmekraftwerk/Kernkraftwerk verloren?

5 Antworten

Modene Wärmekraftwerke sind erstaunlich nahe am theoretisch maximalen Wirkungsgrad (Carnot-Wirkungsgrad). Dieser gibt an, wieviel Energie man von Wärme in mechanische Energie umwandeln kann.

40% Wirkungsgrad sind für ein modernes Wärmekraftwerk wenig. Hier wird man bei modernen Kraftwerken eher mit 50%, teilweise sogar 60% rechnen. Letztendlich erhitzt man mit der chemischen Energie Wasserdampf. Je höher der Dampf erhitzt werden kann, desto besser wird der Carnot-Wirkungsgrad. In modernen Kraftwerken kann der Wasserdampf noch stärker erhitzt werden und so steigt dort der Wirkungsgrad.

Warum ist der Wirkungsgrad eines Atomkraftwerk so schlecht? Da man die Reaktoren sehr kompakt bauen muss, entsteht sehr viel Wärme auf einer kleinen Fläche. Um den Reaktor überhaupt kühlen zu können, muss das Wasser flüssig bleiben (genauer gesagt muss es "unterkritisch" bleiben). Daher darf das Wasser nicht zu stark erhitzt werden und die Temperatur des Wasserdampfes ist geringer als beispielsweise eines Kohlekraftwerkes. Dadurch sinkt aber der Wirkungsgrad und bleibt bei "nur" 33%.

Etwas Energie geht durch Reibung verloren und etwas bei der Umwandlung von mechanischer Energie in elektrischer Energie im Generator. Die meiste Energie (40% und mehr) geht, aufgrund des Carnot-Wirkungsgrades, aber in der Turbine verloren.

Auch im Kernkraftwerk wird nur Wärme erzeugt. Aus dem Temperaturunterschied zwischen einem warmen (Tw) und einem kalten Reservoir (Tk) kann mechanische Arbeit (= Strom) dadurch erzeugt werden, dass Wärme vom warmen zum kalten Reservoir fließt. Das Verhältnis zwischen der geflossenen Wärme und der Arbeit nennt man Wirkungsgrad. Der physikalisch maximal mögliche Wirkungsgrad (sog. Carnot-Wirkungsgrad) hängt vom Temperaturunterschied und der absoluten Temperatur des kalten Reservoirs ab (Tw-Tk)/Tw und kann nur dann 100% erreichen, wenn Tk=0 ist, also am absoluten Nullpunkt, d.h. nie.

Und dann kommen die technischen Unvollkommenheiten hinzu.

Fast überall geht Energie woanders hin. Über Reibungsenergie, Wärmeenergie/Konvektion... etc.

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