Stahl und Energie
Stahl – unverzichtbar bei der Energiegewinnung

Die Energiewende beschert der Stahlindustrie eine stetig steigende Nachfrage. Da die Kernenergie in ihre Endphase geht, müssen neue Wege gefunden werden um erneuerbare oder konventionelle Energien zu schaffen. Die Zukunft dazu liegt in der Kernfusion. Bis dahin ist es aber noch ein langer Weg. Elektrische Energie wird weltweit immer wichtiger. Dabei soll sie nicht nur günstig sein. Sie muss verlässlich sein und den hohen Umweltansprüchen gerecht werden.

Die Technologien bei den Kraftwerken erfordern mehr und mehr ein Ansteigen der Effizienz bei gleichzeitiger Verringerung von Emissionen und einem geringeren Brennstoffverbrauch. Dazu sind Stähle nötig, die eine hohe Festigkeit aufweisen und dabei auch bei höchsten Temperaturen beständig bleiben. Bei thermischen Kraftwerken garantieren sie eine bessere Effektivität und reduzieren den Verbrauch der Brennstoffe.

Wird ein fossiles Kraftwerk erneuert, ist es möglich das 400-fache an CO2 einzusparen, was man für einen Neubau desselben aufwenden müsste. Dasselbe gilt für neuartige Stähle. Sie sind in der Lage sechsmal soviel CO2 einzusparen, wie für die Produktion aufgewendet werden müsste.

Der Wirkungsgrad bei den Prozessen, die im Kraftwerk entstehen, wird bestimmt über die Energieeffizienz.

Er liegt bei
• 34 Prozent bei konventionellen Kraftwerken
• 43 Prozent bei Braunkohleverbrennung und
• 45 Prozent bei Steinkohlekraftwerken.

Damit kann ein Braunkohle-Wraftwerkblock mit neuester Technik bei 1.000 MW zehn herkömmliche Kraftwerksblöcke mit alter Technik und nur 100 MW (Wirkungsgrad 31 Prozent) ersetzen. Dadurch wird eine jährliche Entlastung der Umwelt von 1,8 Mio Tonnen CO2 erreicht.

Mit einem Wirkungsgrad von 60% ist die kombinierte Gas- und Dampftechnologie von Siemens noch effektiver. Vergleicht man sie mit einem leistungsgleichen Kohlekraftwerk der herkömmlichen Generation, werden sogar 2,8 Mio. Tonnen CO2 eingespart.

Leistungsschwankungen sind beim Ansteigen der erneuerbaren Energien nicht zu vermeiden. Die Kraftwerke müssen schnell und zuverlässig reagieren können. Die Gasturbine benötigt zum Erreichen ihrer vollen Leistung nur wenige Minuten. Im Gegensatz dazu sind konventionelle Kraftwerke erst nach Stunden auf der erforderlichen Nennleistung.

Die Entwicklung bleibt nicht stehen. Die neuen Festoxid-Brennstoffzellen sind nicht nur außerordentlich sauber bei der Energiegewinnung, sie haben auch einen beachtlichen Wirkungsgrad, der 80% erreichen kann. Dies ist nur mit speziell dafür entwickeltem Stahl möglich, der Temperaturen bis 900 Grad problemlos aushält.

Wind-, Wasser- und Sonnenenergie nur mit hochwertigem Stahl möglich

Zur Nutzung von neuen Energien ist bester Stahl unerlässlich. Betrachtet man beispielsweise die Windenergieanlagen, so ist die Einsparung von CO2 32 Mal höher als deren Herstellung. Ressourcen werden geschont und die Umwelt geschützt.

Sehr effektiv arbeiten Energiegewinnungsanlagen auf dem Meer. Dies ist den konstanten und starken Winden zu verdanken. Die Anforderung an solche Anlagen sind jedoch extrem hoch, da sie unterschiedlichen Faktoren wie Salz, Wasser und Wind besonders stark ausgesetzt sind. Hier kann nur bester Stahl Sicherheit und Langlebigkeit bieten. Der Stahl stärkt das Fundament, wir im Turm und in der Gondel angewandt und auch die Rotoren setzen auf widerstandsfähigen Stahl.

Wasserkraftwerke werden schon seit mehr als 5000 Jahren genutzt. Sie unterstützen die Bewässerung von Feldern sowie die Antriebe der Mühlen und Sägewerke. Mehr als 100 unterschiedliche Gewerke verließen sich früher auf die Wasserkraft als Antrieb. 1866 wurde der erste elektrodynamische Generator durch Siemens entwickelt. Um 1900 entstand das erste Wassergroßkraftwerk der Welt bei den Niagarafällen in den USA. Heute zählt Deutschland rund 7.500 Wasserkraftanlagen.

Turbinen aus Stahl verwandeln das fließende Wasser in Rotationsenergie. Die Art der Turbine bestimmt die Durchflussmenge. Zum Einsatz kommen Pelton-, Francis- und Kaplanturbinen. Ihr Wirkungsgrad liegt bei unfassbaren 90 Prozent. Die Gezeiten werden in die Energiegewinnung mit eingebunden. Derzeit laufen Versuche mit Unterwasserturbinen. Deren Einsatz soll an Flussmündungen erfolgen.

Stahl als wichtigster Bestandteil bei Energiegewinnungsanlagen

Turbinen geben ihre Rotationsenergie an die Generatoren weiter. Diese erzeugen durch die Bewegung elektrische Energie. Dazu bedarf es genuteter Blechpakete. Sie sind in Rotor und Stator eingebaut und übernehmen die Wicklung zur Stromerzeugung. Damit keine Wirbelströme entstehen, besteht der Stator aus einzelnen, unabhängig voneinander angeordneten Blechlamellen. Dynamo- bzw. Motorenbleche produzieren dabei Wirkungsgrade von mehr als 95 %.

Wird die Funktion umgedreht und der Generator als Motor genutzt, kann er in unterschiedlichsten Einsatzbereichen der Technik als Antrieb genutzt werden. Damit Leitungsverluste so gering wie möglich ausfallen, wird der produzierte Strom umgespannt. Dazu werden Transformatoren genutzt. Mit den kornorientierten Transformatorenblechen erreicht die Anlage einen Wirkungsgrad der bei mehr als 99 % liegt.

Ebenso wie in anderen Bereichen sorgen dünne Bleche dafür, dass keine Wirbelströme entstehen.
Je mehr sich die Energiegewinnung weiterentwickelt, um so wertvoller wird hochwertiger Stahl. Die stetig steigende Nachfrage ist ein Indiz dafür, dass immer mehr Armaturen, Zentrifugen, Turbinen, Kraftwerke und Reaktoren entstehen, um den steigenden Bedarf an Energie auf lange Sicht decken zu können.

Autor:

Sebastian Daecher aus Miltenberg

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