Warum kraftwerk kühltürme energie wärme abführen

Warum hat ein Kraftwerk Kühltürme? Warum soviel Energie durch Wärme abführen?

Guter Punkt: Es geht natürlich um ein thermisches Kraftwerk, also einen Dampfkraftprozess mit z.B. Kohleverfeuerung.

Mh, eine sehr interessante Frage!
Sehen wir es mal ganz pragmatisch: das Kraftwerk besorgt sich einen Energieträger, ob Kohle, Gas oder neckische Brennstäbe aus angereichertem Uran ist egal. Diese Energieträger nutzt es dann um Wasser zu erwärmen welches dann Turbinen antreibt. Bei beiden Vorgängen entsteht heißer Wasserdampf, welcher dann erstmal aus der Turbine befördert werden muss, weil uns das Ding sonst um die Ohren fliegt. Und dann trennen sich die Wege: während das Kernkraftwerk einen geschlossenen Kreislauf darstellt, hat z.b. das Gaskraftwerk kein Problem damit die Abgase in die Athmosphäre zu pusten. Anhand dieser Zeichnung eines Kernkraftwerkes (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/Kernkraftwerk_Druckwasserreaktor_n.png sehen wir deutlich dass man dort schöne Systeme zur Wärmekopplung installieren könnte, indem man die Wärme nicht im Kühlturm sondern in einem Wärmetauscher abführt. Aber man macht es nicht. Warum weiß ich nicht, ich vermute mal dass es sich für die Energiekonzerne nicht rechnen wird, das ist dann genauso wie mit dem Erdgas welches auf Ölbohrinseln abgefackelt wird obwohl man sich doch eigentlich sagt dass man das weiterverwenden könnte. Der Ökologe schüttelt den Kopf, aber für den Ökonom ergibt das Ganze Sinn. Dass bei den Gaskraftwerken ebenfalls Wärme in Form von Abgasen verloren geht ist eine andere Sache, ich denke nicht dass man die Abgase noch zusätzlich durch einen Wärmetauscher jagen kann weil die Rauchgasreinigung schon aufwendig genug ist. Die ganze Sache muss am Ende ja noch warm genug sein um nach oben zu steigen

sehr gute Antwort,am besten hat mir das mit den "neckischen Brennstäben" gefallen.

Und warum muss man einen geschlossen Prozess kühlen, also z.B. Dampfkraftwerk?

das wird was mit dem Dampfdruck zu tun haben, je heißer der Wasserdampf ist desto größer wird der Druck. Wenn wir von einer konstanten Wärmeerzeugung in der Brennkammer etc. ausgehen und dann nicht ausreichend kühlen dann würde sich der ganze Prozess hochschaukeln, der entstehende Wasserdampf würde immer heißer werden bis uns dann eben der ganze Spaß um die Ohren fliegt. Deswegen kühlt man das Wasser, und es kommt immer gleich warmes Wasser in die Brennkammer, der Prozess verläuft somit stabil und sicher.

Aber könnte man nicht soviel technische Arbeit abführen, dass eine weitere Kühlung nicht mehr nötig ist? z.B. eine Turbine die soweit entspannt, dass das Wasser wieder kondensiert ist?

Die Temperatur vor der Turbine ist ja höher als nach eben dieser. Denn die Turbine leistet technische Arbeit, diese kann dann im Generator in Strom gewandelt werden. Der Temperaturunterschied ergibt sich sozusagen aus der Abfuhr von Arbeit

das ist richtig, allerdings hast du dir die Antwort quasi schon selbst gegeben: ab einem bestimmten Punkt reicht die Temperatur des Wassers einfach nicht mehr aus weil es entweder
-flüssig ist, und dann erübrigt sich jede mechanische Wärmeabfuhr
-oder aber gasförmig aber zu kalt ist, um genügend Dampfdruck aufbauen zu können
So eine Turbine ist ja aus massivem Stahl gefertigt, da braucht es schon jede Menge Kraft um die in Bewegung zu bringen.
Sinnvoller wären da wirklich Wärmetauscher, also Rohrsysteme wo das noch warme Wasser aus dem Kühlkreislauf hindurchgeleitet wird und seine Wärmeenergie ins öffentliche Fernwärmenetz einspeist.

Ja irgendwann kommt man an die Grenzen des technisch Machbaren. Aber gedanklich könnte man sich eine ausreichende Temperaturänderung durch Arbeitsabführung vorstellen.
Meine Antwort würde mit Entropie zu tun haben.

Man könnte den Gedanken noch weiterspinnen und sich überlegen was denn wäre wenn man statt Wasser ein anderes Kühlmittel verwendet, am Besten noch ein gasförmiges.dieses würde, egal ob erwärmt oder schon im Abkühlen inbegriffen, jederzeit mechanische Arbeit verrichten können, man muss dann nur die Turbinen immer kleiner gestalten so dass sie sich auch leichter bewegen lassen. So könnte man die Energieausbeute steigern. aber auch hier vermute ich eine große Kluft zwischen Theorie und Praxis

Um Energie zu gewinnen benötigst du ja Wasserdampf der die Turbinen antreibt die wiederum Strom induzieren! Dieser Wasserdampf wird nunmal zum Teil wieder gekühlt genau wie das Kraftwerk an sich da es überhitzen würde! Es gibt aber auch Kraftwerke die sogut wie keinen Wärmeverlust haben! Diese heitzen dann das Wasser für die ganze Stadt auf um somit Energie zu sparen!
Wikipedia meint: "Die Gründe für den Betrieb eines Kühlturmes liegen zum einen in der Forderung, ein möglichst kaltes Ende des Dampfkreislaufes im Wärmekraftwerk bereit zu stellen und andererseits von einem nahen Fließgewässer unabhängig zu sein."
(Kühlturm – Wikipedia
Hoffe das hat ungefähr mit deiner Antwort zu tun

Naja, man könnte ja auch meinen, dass wenn man dem heißen Wasserdampf so viel Energie in Form von technischer Arbeit entzieht, dass das Wasser nach dem Kondensieren genug abgekühlt ist, dass man dann keine Kühlung mehr braucht.

gutes Argument! Aber die Energie wird ja nicht völlig entzogen es ist nur ein ganz geringer Teil würde ich sagen! Außerdem wird der Wasserdampf denk ich automatisch aufgewärmt schon allein durch die Turbine oder die anderen Wege die er sich Bahnen muss denn diese Teile nehmen die Wärmeenergie zwar für kurze Zeit auf geben sie aber wieder an die Umgebung ab und somit wieder an den Wasserdampf auch wenn das wieder sehr geringe Mengen sind!
Aber ich denke du hast irgendwo schon Recht! Nur vielleicht reicht die Arbeit die der Wasserdampf verrichtet nicht aus und deshalb schwächt man ihn vorher ab um Umweltschäden und den Wassertransport zu minimieren! Womöglich liegt es daran das man den Nutzen abgewogen hat was verbraucht mehr Energie der Wassertransport oder der Kühlturm! Da der Kühlturm ja fast ohne Energie läuft wäre das eine Erklärung! Gute Idee

Die Temperatur des Wasserdampfes ist vor der Turbine höher als nach der Turbine.
Mann kommt nur leider nicht mehr auf 15 Grad runter

Die Turbine in einem Wärmekraftwerk ist eine thermodynamische Maschine und kann deshalb nur einen maximalen Wirkungsgrad von 50% erreichen, das heißt nur die Hälfte der Wärmeenergie kann in Bewegungsenergie umgesetzt werden, der Rest bleibt Wärme. Die Wärme kann man soweit möglich als Nutzwärme entnehmen , wodurch der Wirkungsgrad der Turbine sinkt weil man die Wärme auf einem höheren Temperaturniveau entnehmen muss, die Gesamtausnutzung der Energie aber steigt. Wenn man keine Verbraucher zur Verfügung hat die die Abwärme zuverlässig das Jahr über abnehmen, muss man die Wärme entweder in ein Gewässer einleiten oder über Kühltürme an die Luft.

Wurde uns in der Thermodynamik-Vorlesung so beigebracht. Aber jetzt kann ich nur finden, dass der Wirkungsgrad in realen Maschinen nicht höher sein kann als der idealisierte Carnot-Wirkungsgrad, also
/ Frischdampftemperatur
Praktisch läuft das natürlich auf diese 50% hinaus, aber das ist kein exakter Wert.

Deine Frage solltest Du präzisieren, denn ein Wasserkraftwerk hat bspw. keine Kühltürme

Meine Erklärung wäre über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, der besagt, dass man Entropie nicht durch technische Arbeit, sondern nur durch Wärme verringern kann.
Das bedeutet, dann man da man dem Kraftwerk durch den Brennstoff Entropie zuführt diese nur mit einem Wärmestrom abführen kann. Kühlturm.
Zusätzlich gibt es noch Entropieproduktion durch irreversible Prozesse, wie z.B. Reibung, Mischung, etc. Diese Entropie muss zusätzlich abgeführt werden. Dies Phänomene sind der Grund warum man einen Wirkungsgrad von 100% nur theoretisch erreichen kann.
Was sagt ihr dazu?

Mh, klingt logisch! Aber ein gewisses Maß an Entropie lässt sich schon durch mechanische Arbeit "abbauen". Wenn das heiße Gas in eine Turbine gelangt dann wird es ja zusammengedrückt, darauf beruht ja das ganze Prinzip - es wird Druck erzeugt welcher dann die Turbine antreibt. Dabei wird Wärme aber auch mechanische Arbeit abgegeben und das Gas kühlt ab. Aber während man die mechanische Arbeit vollständig vermeiden kann ist es bei der Wärmeenergie so dass da immer etwas aus dem geschlossenen Kreislauf entweicht, die Kühltürme sorgen dann für eine geoordnete Abfuhr dieser frei gewordenen Energie.

Man rechnet ja ideal, also mit allen Rohrleitungen und der Turbine nach außen adiabat. Aber in der Realität gehen natürlich überall Wärmeströme flöten.
Durch technische Arbeit lässt sich aber Entropie nicht verringern.