Thermische Kraftwerke

Thermische Kraftwerke wandeln Wärme aus verschiedenen Energiequellen durch Gas- und Dampfkreisprozesse in Strom um. Die Kraftwerke zeichnen sich durch eine lange Lebensdauer aus und sind ein wichtiger Teil der Energieinfrastruktur in Deutschland. Die Weiterentwicklung der Kraftwerke spielt für eine gelungene Energiewende eine maßgebliche Rolle. Sie unterstützen den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien, indem sie die schwankende Einspeisemenge aus erneuerbaren Energien ausgleichen. Die damit verbundenen häufigen Starts und Übergänge in den Teillastbetrieb stellen neue Herausforderungen an die meist mit Kohle und Gas betriebenen Anlagen. Fortlaufend entwickeln Wissenschaftsteams daran angepasste Anlagenkonzepte und Betriebsprozesse. Auch die verwendeten Materialien müssen optimiert werden, da die Bauteile jetzt häufigeren Temperaturwechseln von mehreren hundert Grad in vergleichsweise kurzen Zeiträumen ausgesetzt sind.

Immer strengere Emissionsrichtlinien erfordern Anpassungen, unter anderem bei den Brennstoffen.  Neben Kohle und Erdgas sollen zukünftig auch Brennstoffe wie Wasserstoff und regenerativ erzeugtes Methan zum Einsatz kommen. Zudem müssen Gas- und Dampfturbinen optimiert und für Anwendungsfelder wie den Kombibetrieb in Gas- und Dampfkraftwerken oder in Kraft-Wärme-Kopplungs-Kraftwerken weiterentwickelt werden.

Flexibel dank Speichern

Wird mehr Strom erzeugt als direkt benötigt, kann dieser zwischengespeichert werden. In den Kraftwerksbetrieb integrierte Speicher können helfen, den Betriebsablauf zu flexibilisieren. Um diese und andere Kraftwerksteile miteinander zu vernetzen, kommen Softwaresysteme zum Einsatz. Forschende arbeiten an einem flexiblen Kraftwerksmodell, in dem verschiedene Programme zusammengeführt werden können.

Ein weiterer wichtiger Pfeiler der Kraftwerksforschung sind Projekte, die sich mit dem Abtrennen, Speichern und Nutzen von CO2 beschäftigen. Kohlendioxid kann zum Beispiel in Kühlaggregaten und Klimaanlagen eingesetzt oder durch Umwandlungsprozesse zu Treibstoffen oder Chemikalien weiterverarbeitet werden. Ziel ist es, auch hierfür wirtschaftliche Konzepte zu entwickeln.

Solarthermische Stromerzeugung

Solarthermische Kraftwerke nutzen konzentrierte Sonnenenergie als Wärmequelle. Sie existieren in Deutschland wegen der geringen direkten Sonneneinstrahlung nur als Demonstrationsanlagen. Klimaschutz und der zugehörige Umbau der Energieversorgung sind aber globale Herausforderungen. In anderen Regionen der Welt spielt die solarthermische Nutzung der Sonneneinstrahlung eine wichtige Rolle. Deutsche Unternehmen und Forschungseinrichtungen sind auf dem Gebiet der solarthermischen Stromerzeugung in vielen Beriechen weltweit führend. Damit verfügt Deutschland in diesem Bereich über ein hohes Exportpotenzial.

Geothermische Kraftwerke wiederum bieten die Möglichkeit zur Wärmebereitstellung und Stromproduktion. Bedingt durch die Temperaturen der geförderten Fluide von bis zu 180° Celsius kommen in Deutschland bisher ausschließlich Kraftwerke mit Sekundärkreislauf wie ORC-(Organic Rankine Cycle) und Kalina-Kreisprozess-Anlagen zum Einsatz.

Die Grafiken zeigen die Verteilung der Fördermittel, aufgeschlüsselt nach Solarthermischen Kraftwerken und Kraftwerkstechnik sowie CSS. Bis zum 7. Energieforschungsprogramm erfolgte die Verteilung der Fördermittel separat nach diesen beiden Techniken.

Verteilung der Fördermittel Solarthermische Kraftwerke
Verteilung der Fördermittel Kraftwerkstechnik und CSS
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