EW-R-4: Wassereffizienz thermischer Kraftwerke

Das Bild zeigt das Luftbild eines Kernkraftwerks mit einem Wasserdampf absondernden Kühlturm am Rande eines Flusses.zum Vergr??ern anklicken
Wassereffiziente Kühlsysteme sind unabh?ngiger von Frischwasser, bei Trockenperioden unempfindlicher
Quelle: fototrm12 / stock.adobe.com

Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel

Inhaltsverzeichnis

 

EW-R-4: Wassereffizienz thermischer Kraftwerke

Der Einsatz von Frischwasser zu Kühlzwecken ging durch Effizienzsteigerungen und Ma?nahmen wie Mehrfach- bzw. Kreislaufnutzungen signifikant zurück und lag 2010 um etwa ein Drittel niedriger als 1991. Insgesamt wird der Kühlwasserbedarf thermischer Kraftwerke im Zuge der Energiewende künftig eine abnehmende Rolle spielen.

Die Liniengrafik stellt von 1991 bis 2016 auf einer für 1991 auf 100 indexierten Skala die Wassermenge zur einmaligen Nutzung (mit signifikant fallendem Trend) und die Wassereffizienz (mit signifikant steigendem Trend) dar. Die zus?tzlich abgebildete Zeitreihe zur Stromerzeugung thermischer Kraftwerke, die bis 2017 reicht, zeigt einen quadratisch fallenden Trend.
EW-R-4: Wassereffizienz thermischer Kraftwerke

Die Liniengrafik stellt von 1991 bis 2016 auf einer für 1991 auf 100 indexierten Skala die Wassermenge zur einmaligen Nutzung (mit signifikant fallendem Trend) und die Wassereffizienz (mit signifikant steigendem Trend) dar. Die zus?tzlich abgebildete Zeitreihe zur Stromerzeugung thermischer Kraftwerke, die bis 2017 reicht, zeigt einen quadratisch fallenden Trend.

Quelle: StBA (Umweltstatistik
 

Wasserknappheit als Problem für konventionelle thermische Kraftwerke

In hei?en und trockenen Sommern kann die Versorgung mit Frischwasser für Kühlzwecke ein Flaschenhals für die Stromerzeugung in W?rmekraftwerken sein, die von der Verfügbarkeit von Kühlwasser abh?ngig sind. Thermische Kraftwerke tragen jedoch im Zuge der Energiewende einen geringeren Anteil zur Stromerzeugung bei, daher wird auch der Kühlwasserbedarf im Zuge der Energiewende künftig eine abnehmende Rolle spielen.

Bislang ist die Energiewirtschaft noch immer die bei weitem gr??te Wassernutzerin hierzulande. Mehr als die H?lfte des insgesamt zur Nutzung entnommenen Grund- und Oberfl?chenwassers werden in Deutschland in der Energieversorgung vor allem zu Kühlzwecken in W?rmekraftwerken eingesetzt.

Knapp 95 % des von der Energieversorgung zu Kühlzwecken eingesetzten Wasser wird in Durchlaufkühlsystemen genutzt. Durchlaufkühlsysteme galten als wirtschaftlich effizienteste und daher auch die h?ufigste Art der Kraftwerkskühlung in Deutschland. Sie sind gleichzeitig aber auch die wasserintensivsten Kühlsysteme. Das Kühlwasser wird einem ⁠Wasserk?rper⁠ entnommen und einmalig zur Kühlung des Dampfkreislaufs im Kraftwerk genutzt. Anschlie?end wird das erw?rmte Wasser dem Wasserk?rper wieder zugeführt. Abh?ngig vom Standort k?nnen dabei Kühltürme zum Einsatz kommen, um die Temperatur des Kühlabwassers zu verringern und eine unerwünschte bzw. unzul?ssige Erw?rmung der Flüsse, in die das Wasser eingeleitet wird, zu vermeiden.

Um Mangelsituationen vorzubeugen, kann der Kühlwasserbedarf für thermische Kraftwerke u. a. mithilfe technischer Ma?nahmen verringert werden. Kreislaufkühlsysteme k?nnen den Wasserbedarf von thermischen Kraftwerken deutlich reduzieren. Die Kühlung kann dabei in einem offenen System (Nasskühlung) oder geschlossenen System (Trockenkühlung) erfolgen. Bei offenen Systemen ist eine Wasserentnahme aus Gew?ssern nur für den Ausgleich des Verdunstungsverlusts notwendig und betr?gt im Vergleich zur Durchlaufkühlung nur etwa 2 bis 3,5 %. Bei der Trockenkühlung wird die W?rme über einen W?rmetauscher durch Konvektion an die Luft abgegeben. Ein Verdunstungsverlust findet nicht statt, d. h. der Wasserbedarf wird auf ein Minimum reduziert. Die beiden Systeme k?nnen auch in sogenannten Hybridanlagen kombiniert werden.

Neben dem zunehmenden Einsatz wassersparender Technologien spielt die technische Optimierung der W?rmekraftwerke eine wichtige Rolle für die Wassereffizienz. In den vergangenen Jahrzehnten konnten die Wirkungsgrade von Kraftwerken mit fossilen Energietr?gern betr?chtlich gesteigert werden. Als Folge dieser Entwicklungen nahm die Wassereffizienz kontinuierlich zu. Gleichzeitig tragen Kernkraftwerke und Steinkohlekraftwerke einen geringeren Anteil zur Stromerzeugung bei, sodass derzeit noch nicht vollst?ndig absehbar ist, welche Bedeutung zukünftig einer wassersparenden Kühlwassernutzung zukommt.

 

Schnittstellen

EW-I-3: Umgebungstemperaturbedingte Stromminderproduktion thermischer Kraftwerke

WW-R-1: Wassernutzungsindex

WW-I-4: Niedrigwasser

 

Ziele

Erw?gen von technischen Methoden und Verbesserungen zur effizienteren Kühlung von Kraftwerken nach dem Prinzip der Verh?ltnism??igkeit (⁠DAS⁠, Kap. 3.2.3)

Ermittlung und Bewertung von m?glichen Versorgungsrisiken und Eruierung von Ma?nahmen zu ihrer Reduzierung (DAS, Kap. 3.2.9)