Kühlturm

Thermische Kraftwerke benötigen neben der Wärmequelle Dampfkessel, immer auch eine Wärmesenke. Typische Wärmesenken für Dampfkraftwerke sind Kühltürme, Luftkondensatoren, oder Flüsse.

Die Aufgabe der Wärmesenke ist es, dass im Kraftwerksprozess erwärmte Kühlwasser abzukühlen. Die ausgekoppelte Wärme wird in der Regel an die Umgebung abgegeben.

Die Temperatur der Wärmesenke soll mit Blick auf den Kraftwerkswirkungsgrad möglichst tief liegen. Die Kühlung mit Flusswasser ist diesbezüglich günstiger als mit einem Kühlturm. Oft wird eine Kombination von Kühlturm und Flusswasserkühlung verwendet, um den Wärmeeintrag in den Fluss zu reduzieren.

Kühlturmarten und Funktionsprinzip

Die wesentlichen Kühlturmarten von Dampfkraftwerken sind der Naturzug-Kühlturm, der Naturzug-Nasskühlturm, der Trockenkühlturm und der Hybrid-Kühlturm. Sie werden nachfolgend kurz erläutert:

• Naturzug-Kühlturm: Wegen der geringen Wärmekapazität von Luft müssen durch einen Kraftwerkskühlturm große Luftmengen bewegt werden. Dies geschieht in der Regel rein passiv über den Kamineffekt: Die Luft erwärmt sich im Kühlturm, dehnt sich aus, verliert dabei an Dichte und erfährt somit einen Auftrieb. Am Fuß des Naturzug-Kühlturms wird frische Luft nachgesogen.
• Naturzug-Nasskühlturm: Die Effektivität eines Kühlturms kann deutlich gesteigert werden, indem nicht nur Luft erwärmt, sondern auch Wasser verdunstet wird. In einem solchen Nasskühlturm wird das zu kühlende Wasser versprüht, so dass einerseits ein guter Wärmekontakt mit der Luft erfolgt und andererseits ein kleinerer Teil des umgewälzten Wassers verdunstet. Die Verdunstung erzeugt große Mengen von Verdunstungskälte. Oberhalb des Kühlturms kondensiert ein Teil des erzeugten Wasserdampfs wieder, wodurch die bekannten Dampfschwaden entstehen.
• Trockenkühlturm: Eine Alternative zu Nasskühltürmen sind Trockenkühltürme. Bei Trockenkühltürmen strömt das Kühlwasser durch ein Röhrengeflecht mit Kühlrippen, die die Wärme an die Luft abgeben. Trockenkühltürme sind weniger effektiv als Nasskühltürme. Ihr Einsatz bietet sich an, wenn Kühlwasser nur unzureichend vorhanden ist.
• Hybridkühlturm: Eine Mischlösung ist die Hybridkühlung, bei der ebenfalls Wasser verdunstet wird, aber in geringeren Mengen. Hier sind Ventilatoren nötig, mit denen ein warmer Luftstrom dem Dampf beigemischt wird, so dass die Abluft weniger feucht ist und entsprechend weniger starke Dampfschwaden bildet.

In manchen Fällen dient ein Kühlturm auch gleichzeitig als Schornstein. Das Abgas des Kraftwerks wird dabei in den Kühlturm geleitet. Der Auftrieb im Kühlturm fördert dann das Abgas in große Höhen. Dies wird z. B. dann genutzt, wenn die Abgastemperatur nach der Rauchgaswäsche relativ niedrig ist, so dass ein normaler Schornstein zu wenig Auftrieb brächte.