Kondensation erhöht den Wirkungsgrad

Wenn der Dampf die letzte Schaufel der Turbine verlassen hat, besitzt er - wie das Wort "entspannt" ausdrückt - nur noch wenig Druck, nämlich rund 40 Millibar beziehungsweise Hektopascal (fast Vakuum), und ist nur noch ca. 35 °C warm. Man könnte ihn einfach ins Freie entweichen lassen, wo er dann zu weißen Wolken kondensieren würde, wie das früher bei den Dampflokomotiven der Fall war.

Bei den Dampfloks ließ man den Dampf aber nur deshalb entweichen, weil man keine andere Wahl hatte.

Würde der abgearbeitete Dampf nach dem Verlassen der Turbine einfach nach außen abgeleitet werden, müssten bei einem Kraftwerk mit 600 MW elektrischer Leistung stündlich etwa 1 900 Tonnen gereinigtes Speisewasser ersetzt werden. Außerdem müsste das riesige Dampfvolumen von der Umgebung aufgenommen werden. Der austretende Dampf hätte dann eine Temperatur von etwa 100 °C und würde in der Umgebung kondensieren.

Könnte man den abgearbeiteten Dampf aber erneut unter hohen Druck setzen und wieder zum Ausgangspunkt zurückpumpen, ließe sich der Wirkungsgrad eines Dampfkraftwerks deutlich verbessern.

Doch Dampf lässt sich nicht pumpen, sondern muss zu Wasser kondensieren. Es ist daher sinnvoll, ihn in einem geschlossenen "Kondensator" so weit zu kühlen, dass ihm genau jene Wärmemenge entzogen wird, die für den Wechsel vom gasförmigen zum flüssigen Aggregatzustand erforderlich ist.

Der Dampf kondensiert dadurch zu Wasser von derselben Temperatur. Das etwa 30 bis 40 °C warme Wasser lässt sich erneut als Speisewasser für den Dampfkreislauf verwenden.

Durch die Kondensation des Dampfes nimmt das Arbeitsmedium Wasser plötzlich ein viel geringeres Volumen ein, wodurch im Kondensator ein Unterdruck entsteht, der weit unter dem Luftdruck liegt. Entsprechend erhöht sich mit dem Temperaturgefälle zwischen dem Ein- und Ausgang der Maschine der thermische Wirkungsgrad.

Für den Wirkungsgrad eines Dampfkraftwerks ist dieser Effekt der Kondensation noch wichtiger als die Möglichkeit, das Kondensat als vorgewärmtes Speisewasser erneut zu verwenden.