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Kohlekraftwerke sind Industrieanlagen, die Kohle in Elektrizität umwandeln. Die Erzeugung von Elektrizität in Kohlekraftwerken erfolgt durch das Erhitzen von Wasser, um Dampf zu erzeugen. Der Dampf treibt dann eine Turbine an, die mit einem Generator verbunden ist, der die Elektrizität erzeugt.
Es gibt zwei Haupttypen von Kohlekraftwerken:
Traditionelle Kohlekraftwerke
Traditionelle Kohlekraftwerke werden auch als thermische oder konventionelle Kohlekraftwerke bezeichnet. Diese Kraftwerke verbrennen Kohle, um Wasser in einem Kessel zu erhitzen. Das erhitzte Wasser wird zu Dampf, der eine Turbine antreibt, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Diese Kraftwerke haben einen hohen Ausstoß an Kohlendioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen.
Saubere Kohlekraftwerke
Saubere Kohlekraftwerke versuchen, Umweltschäden zu verringern, indem sie fortschrittliche Technologien einsetzen, um Treibhausgasemissionen während der Kohleverbrennung zu reduzieren. Einige saubere Kohlekraftwerke verwenden integrierte Vergasungskraftwerke (IGCC), die Kohle vor der Verbrennung in Gas umwandeln. Diese Methode reduziert den CO2-Ausstoß und andere Schadstoffe aus Kohle. Andere saubere Kohletechnologien umfassen die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoff (CCS), die den bei der Kohleverbrennung freigesetzten Kohlenstoff einfangen und speichern. Trotz ihres Namens sind saubere Kohlekraftwerke im Vergleich zu herkömmlichen Kohlekraftwerken nicht völlig emissionsfrei.
Im Allgemeinen sind die folgenden Spezifikationen für Kohlekraftwerke unerlässlich, um den Funktionsmechanismus eines Kohlekraftwerks zu ermöglichen.
Kapazität
Die Größe von Kohlekraftwerken kann variieren, ihre Kapazität wird jedoch typischerweise in Megawatt (MW) oder Gigawatt (GW) gemessen. Ein Gigawatt kann ausreichend Strom liefern, um etwa 700.000 Haushalte zu versorgen.
Brennstoffversorgungssystem
Dies bezieht sich auf den Mechanismus, über den Kohle dem Kraftwerk zugeführt wird, damit es effektiv funktioniert. Dies kann Transportsysteme wie Eisenbahnstrecken, spezielle Häfen und Wasserwege umfassen, auf denen Lastkähne und Schiffe die Kohle als Brennstoff liefern können.
Kessel
Der Kessel eines Kohlekraftwerks ist sein zentrales Heizsystem. Die Kohle wird entzündet und die erzeugte Wärme bringt Wasser zum Sieden und erzeugt Dampf. Der Druck des Dampfes treibt dann eine Turbine an.
Turbine
Die Turbine in einem Kohlekraftwerk ähnelt einer Windkraftanlage, wird aber anstatt durch Wind durch Dampf angetrieben, der durch das Kochen von Wasser entsteht, das durch die Verbrennung von Kohle erhitzt wird. Die Turbine besteht aus Schaufeln, die sich drehen, wenn Hochdruckdampf auf sie trifft, wodurch mechanische Energie erzeugt wird, die durch einen Generator in Elektrizität umgewandelt wird.
Generator
Wenn sich die Turbinenschaufeln drehen, wandelt ein mit der Turbine verbundener Generator die mechanische Energie in elektrische Energie um. Die Drehung der Turbine erzeugt ein elektromagnetisches Feld im Generator, das Elektrizität erzeugt.
Kühlsystem
Nachdem der Dampf die Turbinenschaufeln angetrieben hat, muss er gekühlt und wieder zu Wasser kondensiert werden, um in den Kessel zurückgeführt zu werden. Dieser Prozess wird mit einem Kühlsystem durchgeführt, das Kühltürme umfasst, die Wärme in die Atmosphäre abgeben.
Emissionskontrollsysteme
Die Hauptfunktion eines Kohlekraftwerks besteht darin, Kohle in Energie umzuwandeln. Es muss jedoch auch die Emissionen berücksichtigen und kontrollieren, die bei der Verbrennung von Kohle entstehen, wie Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Stickoxide und Feinstaub. Hier kommen die Emissionskontrollsysteme ins Spiel, indem sie die Auswirkungen von Kohlekraftwerken auf die Umwelt reduzieren.
Netzanschluss
Der Strom eines Kohlekraftwerks wird über Hochspannungsleitungen zu Umspannwerken übertragen. Von den Umspannwerken wird er über das Stromnetz weiter zu Haushalten, Unternehmen und Industrien übertragen.
Da es verschiedene Arten von Kohlekraftwerken gibt, kann jedes Kraftwerk seine eigenen einzigartigen Eigenschaften haben, die es von anderen unterscheiden und präziser die Bedürfnisse einer Gemeinde erfüllen. Dennoch ist es, wie bei jeder anderen Maschine oder jedem anderen Kraftwerk, wichtig, regelmäßige Inspektionen und Wartungsarbeiten am Kohlekraftwerk durchzuführen, um seine Aufgabe effektiv zu erfüllen und seine Lebensdauer zu verlängern.
Es ist wichtig, dass Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden, um das Risiko von Unfällen oder gefährlichen Situationen zu minimieren. Dies kann Verfahren wie Stillstands-/Sicherheitsabschaltungen (Lotto), sichere Arbeitsverfahren und persönliche Schutzausrüstung (PSA) umfassen, neben den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Kraftwerks.
Die Wartungspraxis des Kohlekraftwerks lässt sich in folgende Kategorien einteilen:
Vorbeugende Wartung
Dies ist die geplante Wartung, die in der Regel an Geräten und Maschinen durchgeführt wird, um sie zu erhalten, ihre Lebensdauer zu verlängern und unvorhergesehene, unerwartete, unvermeidliche Ausfälle zu verhindern. Die vorbeugende Wartung von Kohlekraftwerken kann regelmäßige Inspektionen und Wartungen wichtiger Komponenten wie Turbinen und Kessel umfassen.
Prädiktive Wartung
Diese Art der Wartung beinhaltet die regelmäßige Überwachung des Zustands, der Gesundheit und der Leistung der Ausrüstung, um Wartungsarbeiten zum richtigen Zeitpunkt durchzuführen. Die prädiktive Wartung eines Kohlekraftwerks kann unter anderem die Schwingungsanalyse von Turbinen, die Emissionsüberwachung und die Überwachung des Kesselwirkungsgrads umfassen.
Korrektive Wartung
Dies kann auch als "Reparaturwartung" bezeichnet werden. Es ist im Wesentlichen die Reaktion auf einen unerwarteten Ausfall oder Fehler mit dem Ziel, den normalen Betrieb wiederherzustellen. Die korrektive Wartung von Kohlekraftwerken kann die Reparatur von Turbinen oder den Austausch eines defekten Kessels umfassen.
Auch wenn viele Länder nach Alternativen zu fossilen Brennstoffen suchen, liefern Kohlekraftwerke weiterhin Elektrizität. Hier sind einige Branchen, in denen Kohlekraftwerke effektiv arbeiten.
Industrien in Entwicklungsländern
Entwicklungsländer mit begrenztem Zugang zu natürlichen Ressourcen für die Stromerzeugung haben keine andere Wahl, als Kohlekraftwerke zu nutzen. Die Technologie ist erschwinglich und kann schnell installiert werden, um den Menschen die grundlegende Elektrizität für Beleuchtung, Heizung und den Betrieb kleiner Unternehmen zu liefern.
Metall- und Mineralienindustrie
Die Metall- und Mineralienverarbeitungsindustrie setzt häufig Kohlekraftwerke ein, insbesondere diejenigen mit eigenen Kohlebergwerken. Sie können die Kraftwerke nutzen, um nicht nur den Strombedarf des Kraftwerks zu decken, sondern auch die Abwärme der Kohleverbrennung für die Trocknung von Mineralien wie Eisenerz und Aluminium und für die Erhöhung der Temperaturen in Schmelzöfen und Öfen zu nutzen. Ein gutes Beispiel ist ein Aluminiumwerk, das einen konstanten Bedarf an stromintensiver Kohle mit hohen Temperaturen zur Aluminiumherstellung hat. Dies senkt die Betriebskosten und erhöht die Energieunabhängigkeit, wodurch die Anfälligkeit für Marktschwankungen der Strompreise verringert wird.
Zementproduzenten
Zementproduzenten benötigen viel Energie, um Rohstoffe zu trocknen und Öfen bei hohen Temperaturen zu befeuern. Ihre Betriebskosten steigen, wenn der Strompreis steigt. Anstatt sich für die Stromversorgung auf das Netz oder Erdgas zu verlassen, nutzen einige Zementproduzenten, die eigene Kohlebergwerke haben, diese und Kohlekraftwerke, um Abwärme aus Kohle und Elektrizität zu liefern. Selbst diejenigen ohne Kohlebergwerke können ein Kohlekraftwerk installieren, um ihre Produktionskosten zu senken, da für die Herstellung von Spezialzement große Energiemengen erforderlich sind.
Große Industriekomplexe
Große Industriekomplexe, die einen konstanten Strombedarf und hohe Wärmemengen benötigen, verwenden häufig Kohlekraftwerke als ihre primäre Energiequelle. Dazu gehören Fabriken, Raffinerien und Chemieanlagen. Sie sind ideale Kandidaten für die Installation von Kohlekraftwerken, da sie eine konstante und günstige Stromversorgung benötigen, die Kohle bietet, und die überschüssige Wärme der Kraftwerke in anderen Fabrikprozessen genutzt wird.
Abgelegene Standorte
Kohlekraftwerke liefern Strom an abgelegenen Standorten, an denen die Kosten für den Anschluss an das Netz unerschwinglich hoch sind. Dennoch müssen in abgelegenen Gebieten Energieerzeugungsanlagen installiert werden. Anstatt sich auf komplexe Stromverteilung zu verlassen, könnte ein Kohlekraftwerk vor Ort installiert werden, um direkt Strom für die Produktion zu liefern, wodurch die Kosten für die Stromlieferung gesenkt werden.
Einkaufsleiter, die nach Kohlekraftwerken zum Kauf suchen, sollten Lieferanten mit Anlagen mit hoher Kapazität priorisieren. Anlagen mit größerer Kapazität liefern ausreichend Strom für verschiedene Anwendungen. Darüber hinaus sollten Käufer Kraftwerke mit effizienten Produktionssystemen berücksichtigen. Effiziente Kraftwerke führen zu niedrigeren Betriebskosten. Es ist wichtig, von Lieferanten mit Anlagen zu kaufen, die die vorgegebenen Emissionsstandards erfüllen. Diese Anlagen reduzieren den CO2-Fußabdruck eines Unternehmens.
Verhandeln Sie außerdem über Mengenrabatte. Dies ist besonders wichtig für Unternehmen, die große Mengen an Kohlekraftwerken benötigen. Käufer sollten sich auch für Anlagen entscheiden, die mit verschiedenen Kohlearten kompatibel sind. Diese Vielseitigkeit gewährleistet eine konstante Stromversorgung, auch wenn eine bestimmte Kohleart nicht verfügbar ist. Entscheiden Sie sich für Kraftwerke, die für einfache Wartung ausgelegt sind und über leicht verfügbare Ersatzteile verfügen.
Einkaufsleiter sollten außerdem Anlagen mit automatisierten Prozessen erhalten, die nur minimale manuelle Überwachung erfordern. Automatisierte Systeme verbessern die Effizienz und Produktivität. Stellen Sie sicher, dass die Kohlekraftwerke über einen angemessenen Kundensupport und After-Sales-Service verfügen. So erhalten Kunden die notwendige technische Unterstützung. Schließlich sollten Käufer nach Anlagen mit hohen Sicherheitsstandards suchen, um Unfälle zu verhindern und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
F: Gibt es alternative Möglichkeiten, Kohle bei der Energiegewinnung zu nutzen?
A: Ja, die Kohlevergasung ist eine alternative Methode. Bei diesem Verfahren wird Kohle in Gas umgewandelt, das dann zur Stromerzeugung verbrannt wird. Diese Methode wird manchmal als sauberere und effizientere Art der Kohleverwertung angesehen.
F: Wie sieht die Zukunft von Kohlekraftwerken aus?
A: Kohlekraftwerke stehen vor Herausforderungen, da viele Länder die Treibhausgasemissionen senken wollen. Daher wächst das Interesse an erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windkraft. Diese sind nicht von der Verbrennung von Brennstoffen abhängig. Auch wenn Kohlekraftwerke derzeit noch wichtig für die Energiegewinnung sind, wird sich die Umstellung auf sauberere Energie wahrscheinlich fortsetzen.
F: Tragen Kohlekraftwerke maßgeblich zu den globalen CO2-Emissionen bei?
A: Ja, Kohlekraftwerke sind eine wichtige Quelle für Kohlendioxidemissionen (CO2). Sie machen etwa 46 % der globalen CO2-Emissionen aus der Verbrennung von Brennstoffen aus. Damit sind sie ein wichtiger Verursacher des Klimawandels und der Notwendigkeit, diese Emissionen zu reduzieren.
F: Was sind einige Vorteile von Kohlekraftwerken?
A: Kohlekraftwerke bieten eine stabile und zuverlässige Energiequelle. Kohle ist reichlich vorhanden und in vielen Ländern zu finden, wodurch die Abhängigkeit von importierten Brennstoffen verringert wird. Kohlekraftwerke können auch große Mengen an Elektrizität erzeugen, um den hohen Energiebedarf zu decken. Die Technologie für den Bau und die Verwaltung von Kohlekraftwerken ist gut etabliert und bekannt.
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