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| Bei großen technischen Anlagen finden meist mehrere Energieumwandlungen
statt, sodass sich eine Umwandlungsreihe bzw. Umwandlungskette ergibt.
Zwischen Primär- und Endenergie treten dann weitere Energieformen
auf. Bei einem Kohlekraftwerk sind es vier Energieumwandlungsstufen: |
- Im Brenner wird die zu Staub zermahlene Kohle verbrannt und
dabei die chemische Energie der Kohle in Wärmeenergie
umgewandelt.
- Im Kessel führt die Wärme zum Verdampfen des unter
hohem Druck stehenden Wassers. Da der Dampf unter hohem Druck
gehalten wird, ist die Energie eine Mischung aus potenzieller
und Wärmeenergie, diese Energieform wird in der Fachsprache
Enthalpie genannt.
- Wenn der hochgespannte Dampf durch die Leit- und Turbinenschaufeln
der Wärmekraftmaschine strömt, wird diese Energie als
Bewegungsenergie an die Turbinenwelle abgegeben.
- Die letzte Energieumwandlung findet im Generator statt, der
an die Dampfturbine gekoppelt ist. Bewegungsenergie wird in elektrische
Energie umgewandelt.
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Bei fast jeder Umwandlungsstufe wird Wärmeenergie ungenutzt
an die Umgebung abgegeben. Diese Verluste führen dazu, dass der
Gesamtwirkungsgrad von konventionellen Kohlekraftwerken heute bei
etwa 0,42 liegt.
Bei allen thermodynamischen Kreisprozessen
gelingt es nicht, einen Wirkungsgrad nahe eins zu erzielen,
denn die Umwandlung von Wärmeenergie in andere Energieformen
ist immer im hohen Maß verlustbehaftet. Der Wirkungsgrad hängt
allein von der Temperatur des Mediums und der Umgebungstemperatur
ab (zweiter Hauptsatz der Thermodynamik).
In Kernkraftwerken finden ebenfalls vier Energieumwandlungen
statt. Dabei ist lediglich die erste Energieumwandlung anders als
in Kohlekraftwerken: |
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- In den Brennelementen werden die Kerne bestimmter Uranatome
gespalten, wodurch sich die Brennelemente erhitzen. Es findet
also eine Umwandlung von Kernenergie in Wärmeenergie
statt.
- Alle anderen Energieumwandlungsstufen stimmen mit denen der
Kohlekraftwerke überein. Der Gesamtwirkungsgrad eines Kernkraftwerkes
beträgt ca. 0,34.
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