Überblick über Kraftwerkstypen zur Stromerzeugung

Elektrischer Generator

Wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Generatoren erzeugen Strom durch die Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld, das von einem Magneten oder einem Elektromagneten erzeugt wird.

Ein Generator besteht aus zwei Hauptteilen:

• Stator: Der feste Teil. Er besteht aus einem metallischen Kern, in dem sich Kupferwicklungen befinden.
• Rotor: Der bewegliche Teil, der sich um eine Achse dreht. Er enthält Wicklungen, die, wenn sie einem elektrischen Strom ausgesetzt werden, zu Elektromagneten werden.

Konventionelle Wärmekraftwerke

In diesen Kraftwerken wird die mechanische Energie, die zum Antrieb des Rotors des Generators benötigt wird (der mit einer Turbine verbunden ist), aus der thermischen Energie von Wasserdampf gewonnen. Dieser Dampf wird durch Erhitzen von Wasser in einem großen Kessel unter Druck erzeugt.

Der Brennstoff, der zur Erzeugung des Wasserdampfs verwendet wird, bestimmt den Typ des Wärmekraftwerks: Erdöl, Erdgas oder Kohle.

Das Wasser wird erhitzt und unter hohem Druck gepumpt, um Dampf mit einer Temperatur von bis zu 600 °C zu erzeugen. Dieser Dampf trifft auf eine Turbine und versetzt sie in Drehung. Die mechanische Energie der Turbine wird dann von einem damit gekoppelten Generator in elektrische Energie umgewandelt.

Kernkraftwerke

Bei diesen Kraftwerken wurde der Kessel durch einen Kernreaktor ersetzt. Der Hauptvorteil von Kernkraftwerken liegt in ihrer Wirtschaftlichkeit bei der Energieerzeugung. Ihre wichtigsten Nachteile sind jedoch die Entsorgung und Endlagerung radioaktiver Abfälle sowie die potenzielle Gefahr für die Bevölkerung durch nukleare Unfälle.

Die Erzeugung von Wasserdampf basiert auf der Wärme, die durch die Kernspaltung radioaktiver Elemente freigesetzt wird.

Biomassekraftwerke

Biomasse bezeichnet alle organischen Stoffe natürlichen Ursprungs, die durch biologische Prozesse entstanden sind.

Energie aus Biomasse wird aus Vegetation, forst- und landwirtschaftlichen Reststoffen oder speziellen Energiepflanzen wie Sonnenblumen und Zuckerrüben gewonnen.

Biomasse kann auch durch physikalische und chemische Prozesse (wie z. B. Vergärung) in Brennstoffe wie Pflanzenkohle, Alkohol oder Biogas umgewandelt werden.

Zur Dampferzeugung wird der Brennstoff aus Biomasse verbrannt. Der Dampf treibt eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist und so Elektrizität erzeugt.

Wasserkraftwerke

Diese Kraftwerke nutzen die potenzielle Energie des Wassers, das durch Staudämme aufgestaut wird. Wenn das Wasser abgelassen wird, wandelt sich diese potenzielle Energie in kinetische Energie (Bewegungsenergie) um. Diese Bewegung treibt die Schaufeln einer Turbine am Fuß des Dammes an. Die Turbine ist mit der Welle eines Generators verbunden, der die kinetische Energie schließlich in elektrische Energie umwandelt.

Je nach Wassernutzung werden Wasserkraftwerke in zwei Haupttypen unterteilt:

• Laufwasserkraftwerke: Das genutzte Wasser fließt dem Flusslauf folgend weiter und wird nicht zurückgepumpt.
• Pumpspeicherkraftwerke: Das Wasser fließt von einem höher gelegenen Reservoir in ein tiefer gelegenes Becken. Später wird es wieder in das obere Reservoir gepumpt, um erneut zur Stromerzeugung genutzt zu werden.

Windkraftanlagen

In Windkraftanlagen oder Windparks wird die kinetische Energie des Windes genutzt, um die Rotorblätter zu bewegen, die an einer Gondel an der Spitze eines Turms befestigt sind.

Die Rotorblätter sind mit einer Welle verbunden. Oft wird ein Getriebe eingesetzt, um die Drehzahl der Welle zu erhöhen, bevor sie den Rotor des Generators antreibt.

Solarenergie

Diese nutzen die Energie der Sonne. Man unterscheidet zwei Hauptarten:

• Solarthermie: Nutzt die Sonnenstrahlung, um Wasser oder eine andere Flüssigkeit zu erhitzen. Der erzeugte Dampf (oder die heiße Flüssigkeit) kann zum Antrieb des Rotors eines Generators verwendet werden (in solarthermischen Kraftwerken).
• Photovoltaik: Wandelt Sonnenstrahlung mithilfe von Solarzellen (Photovoltaik-Modulen) direkt in elektrische Energie um.