Solarthermische Hochtemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 566

Abb. 7.62 Schema-
skizze eines Clausius-
Rankine-Prozesses mit
Zwischenüberhitzung und
Speisewasservorwärmung
im Anlagenflussbild
nutzbare Arbeit w Nutz umgewandelt werden. Aus dem T - s -Diagramm wird ersichtlich, dass
der thermische Wirkungsgrad mit zunehmenden Temperaturen der Wärmezufuhr und
abnehmenden Temperaturen der Wärmeabfuhr steigt. Hohe Prozesstemperaturen ermög-
lichen somit hohe Wirkungsgrade. Bei fossilbefeuerten Kraftwerken liegt die Begrenzung
vor allem in der Temperaturbeständigkeit der eingesetzten Materialien (wie z. B. für den
Überhitzer und die Turbinenschaufeln). Moderne fossile Kraftwerke werden mit Frisch-
dampfparametern im überkritischen Bereich von über 24 MPa und 600 °C betrieben.
Zur weiteren Wirkungsgradsteigerung von realen Prozessen wird die mittlere Tempe-
ratur der Wärmezufuhr durch eine regenerative Speisewasservorwärmung und eine Zwi-
schenüberhitzung erhöht. Die Speisewasservorwärmung wird durch Anzapfdampf aus den
Turbinenstufen realisiert und wird deshalb als regenerativ bezeichnet, weil die Wärme aus
dem Prozess selbst kommt und nicht von außen zugeführt wird. Bei der Zwischenüberhit-
zung wird der Dampf aus der Hochdruckstufe der Turbine erneut erhitzt. Dadurch wird,
sofern die Entnahme richtig gewählt wird, ebenfalls die mittlere Temperatur der Wärme-
zufuhr angehoben. Außerdem wird durch die Zwischenüberhitzung bei der Expansion des
Dampfes in der Turbine die Taupunktlinie erst bei tieferen Temperaturen unterschritten.
Die Kombination einer höheren Mitteltemperatur und einer niedrigeren Endtemperatur
liefert letztlich einen höheren thermodynamischen Wirkungsgrad. Den Aufbau des Pro-
zesses mit Zwischenüberhitzung skizziert die Abb. 7.62 .
Die Zwischenüberhitzung ergibt auch einen veränderten Ablauf im T - s Diagramm, des-
sen typischen Temperaturen, Dampfgehalte und Drücke die Abb. 7.63 darstellt. Bei der
Entspannung des Dampfs in der Turbine unterhalb der Taupunktlinie steigt der Anteil von
Wassertröpfchen, die sogenannte Endnässe. Zur Erhaltung der Integrität der Turbinen-
schaufeln sind Endnässen bis zu einem maximalen Massengehalt von etwa 13 % möglich.
Diese Limitierung wird durch die Zwischenüberhitzung ebenfalls zu tieferen Temperatu-
ren hin verschoben.