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Der elektrische Wirkungsgrad von Gasturbinen liegt bei maximal 38
%. Zur Wirkungsgraderhöhung ist es vorteilhaft, sie mit
Dampfturbinen zu kombinieren.
Die Idee ist sehr einfach:
Bei der Kombination von Gas- und Dampfturbinen, dem so genannten
GuD-Prozess, treibt eine erdgasgefeuerte Gasturbine einen Generator
zur Stromerzeugung an. Die Wärmeenergie der noch sehr heißen
Abgase der Gasturbine wird aber nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben,
sondern über einen Wärmetauscher auf einen Dampfkraftprozess
übertragen. |
| Dadurch lassen sich die Vorteile beider Prozesse miteinander verbinden:
die hohe Eintrittstemperatur der Gasturbine mit der niedrigeren Abwärme
des Wasser-Dampf-Prozesses. Die Ausnutzung des nun viel höheren
Temperaturgefälles verbessert den Wirkungsgrad entscheidend. |
Bei kombinierten Prozessen gibt es verschiedene Betriebsarten.
Im einfachsten Fall strömen die aus der Gasturbine austretenden
heißen Verbrennungsgase in einen Abhitzekessel, erhitzen dort
in einem Rohrsystem Wasser, das als Dampf auf die Turbinenschaufeln
einer Dampfturbine geleitet wird und diese antreibt. Die Dampfturbine
treibt einen weiteren Generator zur Stromerzeugung an. |
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Wird als Brennstoff für die Gasturbine Erdgas eingesetzt,
sind elektrische Wirkungsgrade von über 55 % möglich. Die
Gasturbine ist in diesem Fall die einzige Stelle im gesamten GuD-Prozess,
an der eine Verbrennung stattfindet.
Um die beste Brennstoffausnutzung bei optimaler Stromausbeute zu gewährleisten,
ist aber auch eine Zusatzfeuerung im Abhitzekessel mit einem
anderen Brennstoff wie Heizöl oder Kohle möglich (Kombiprozess). |
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Wenn eine Gasturbine mit Abwärmenutzung in einen konventionellen
Dampfkraftprozess eingebunden wird, spricht man von einem Verbundkraftwerk.
Hierbei wird in einem Hauptkessel Kohle oder Heizöl zur Dampferzeugung
verbrannt und auf eine Dampfturbine geleitet. Eine Gasturbine mit
Erdgasfeuerung treibt einen separaten Generator an. |
Der im nachgeschalteten Abhitzekessel erzeugte Dampf wird ebenfalls
auf die Turbinenschaufeln der Dampfturbine geleitet. Der aus der Dampfturbine
ausströmende Dampf gelangt über einen Kondensator sowohl
zurück in den Hauptkessel als auch in den Abhitzekessel der Gasturbine.
So kann man einen Brennstoffausnutzungsgrad von über 83 % erreichen,
wenn die Anlage in Kraft-Wärme-Kopplung betrieben wird. Hierbei
ist zu beachten, dass der Wirkungsgrad und der Brennstoffausnutzungsgrad
unterschiedlich zu bewerten sind. Die Wertigkeit bzw. die Qualität
der Energieformen muss berücksichtigt werden.
Neben Erdgas ist für den Betrieb von Gasturbinen auch extraleichtes,
schwefelarmes Heizöl verwendbar. |
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