Gasturbine
Gasturbinen werden wie Dampfturbinen zum Antrieb von Generatoren verwendet. Sie werden meist mit Erdgas betrieben, wobei als Antriebsmittel ein Gemisch aus Luft und Verbrennungsgasen dient. Eingesetzt werden Gasturbinen vor allem in so genannten Kombikraftwerken in denen man Gasturbinen und Dampfturbinen miteinander kombiniert und so eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades gegenüber herkömmlichen Wärmekraftwerken erreicht.
Aufbau und Wirkungsweise
Eine Gasturbine besteht ähnlich wie eine Dampfturbine aus einer größeren Anzahl von Laufrädern mit Schaufeln, die zumeist rechts und links symmetrisch angeordnet sind.
Um eine Gasturbine zu betreiben, wird zunächst Luft in einem Verdichter auf einen Druck von einigen Bar komprimiert. Diese komprimierte Luft wird in eine Brennkammer geleitet, in der Erdgas verbrannt wird. Dadurch wird die Luft erhitzt. Die sich dadurch ausdehnende Luft und die Verbrennungsgase werden auf die Laufräder der Gasturbine geleitet und versetzen diese in Umdrehung. Dabei trifft das Luft-Gas-Gemisch von der Mitte der Turbine ausgehend zunächst auf die kleineren, dann auf die größeren Laufräder. Damit kann ein Großteil der kinetischen Energie des Luft-Gas-Gemisches genutzt werden. Mit der Gasturbine wird ein Generator angetrieben.
Energieumwandlungen und Wirkungsgrad
Chemische Energie des Erdgases wird beim Verbrennen in thermische Energie und diese in der Gasturbine in mechanische Energie (Rotationsenergie) umgewandelt. Ein Teil der chemischen Energie des Erdgases wird auch dazu verwendet, um den Verdichter (Kompressor) zu betreiben. Die Rotationsenergie der Gasturbine wird durch eine Welle auf einen Generator übertragen und dort in elektrische Energie umgewandelt.
Der Wirkungsgrad moderner Gasturbinen beträgt etwa 35 %. Das scheint wenig. Man muss aber beachten, dass Gasturbinen häufig folgendermaßen mit Dampfturbinen gekoppelt werden: Moderne Gasturbinen haben Eintrittstemperaturen des Luft-Gas-Gemisches von bis zu 1150 °C. Das Gas-Luft-Gemisch verlässt die Turbine mit einer Temperatur von 500 - 550 °C. Dieses immer noch heiße Gemisch kann zur Erzeugung von Wasserdampf für eine nachgeschaltete Dampfturbine genutzt werden. Damit lässt sich ein Gesamtwirkungsgrad von über 50 % erzielen.
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