„Kühlturm" – Versionsunterschied

Ein Kühlturm ist ein Bauwerk, in dem das in industriellen oder Kraftwerksprozessen erwärmte Kühlwasser abgekühlt wird. Die vorhandene Prozesswärme wird an die Umgebung abgegeben.

Er ist normalerweise ein Bestandteil der Anlagen, die für die Bereitstellung des sogenannten Kühlwassers für die Prozesskühlung erforderlich sind. In der Regel befindet sich das Kühlwasser und der Kühlturm in einem eigenen geschlossenen thermodynamischen Kreisprozess.

Wärmekraftwerke erzeugen Wärme mit Hilfe verschiedener Verfahren:

• Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Kohle, Gas, Öl, Torf
• Wärmeenergie aus nuklearen Spaltprozessen in Kernkraftwerken
• Wärme aus Solarthermie

Zur Erzeugung von elektrischem Strom aus Wärme benötigt man einen Wasserdampferzeuger. Der Wasserdampf treibt eine Kraftwerksturbine, deren Rotationsenergie in einem Generator Strom erzeugt. Der Abdampf der Generatorturbine muss mit Hilfe eines Kondensators rückkondensiert werden, damit das Wasser im Kreislauf geführt werden kann. Zur Kondensation des Dampfes werden erhebliche Mengen Kühlwasser benötigt. In einem großen Wärmekraftwerk können pro Stunde bis zu 100.000 Kubikmeter Wasser die Anlagenteile und den Kühlturm passieren.

In einem elektrischen Kraftwerk befinden sich in der Regel zwei getrennte Wasserkreisläufe.

• Heizkreislauf: Das Wasser des sogenannten Heizkreislaufs wird in einem Heizkessel erhitzt und in der Turbine die Wärmeenergie des Dampfes in mechanische Energie umgewandelt, die dann den Generator antreibt. Anschließend wird dieses Wasser in einen Kondensator entspannt, damit es optimal thermisch und physikalisch in der Lage ist, wieder im Heizkessel Wärmeenergie aufzunehmen.
• Kühlkreislauf: Im zweiten Wasserkreislauf, dem sogenannten Kühlkreislauf, wird die Wärmeenergie vom Kondensator abgeführt und, falls erforderlich, das Wasser in einem Kühlturm abgekühlt.

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 oder einen sonstigen Wärmeverbraucher unabhängig zu sein. Ebenfalls notwendig ist ein Kühlturm, wenn das Kühlwasser aus Umweltschutzgründen nur mit begrenzter Temperatur in das Fließgewässer abgegeben werden darf.

Bei einem Kernkraftwerk ist der Wärmekreislauf zusätzlich in einem nuklearen und einem konventionellen Teil physisch getrennt, um eine radioaktive Kontaminierung der Turbine und anderer Anlagenteile durch das Reaktorkühlwasser außerhalb des Kernreaktors zu verhindern. In der Regel wird das Kühlwasser des konventionellen Kernkraftwerkteiles, wie in einem konventionellen Kraftwerk üblich, nach der Dampfturbine durch den Kühlkreislauf und durch Kühltürme gekühlt.

Bei allen Wärmekraftwerken steht die Erzeugung von elektrischem Strom im Vordergrund. Die erzeugte Wärme läßt sich aus physikalischen Gründen nur zum Teil in Strom umsetzen. Es bleibt immer ein Rest an Wärme, der in der Regel nicht direkt nutzbar ist. Man spricht dann von Abwärme, die in erster Linie im Kühlturm umgesetzt wird.

Bei einem hohen Kühlturm in Turmform ist das untere und obere Ende offen. Am unteren offenen Ende befinden sich die Wärmetauscher, die Abwärme an die einströmende Luft abgeben. Diese Luft wird dadurch erwärmt, steigt auf und zieht frische Luft nach. Als Effekt entsteht ein Luft nachziehender Wärmestrom nach oben, der Kamineffekt . Daher ist eine mechanische Förderung des Luftstroms mit einem Lüfter nicht unbedingt erforderlich, wird jedoch nicht selten, insbesondere bei kleinen Anlagen, zur Erhöhung der Effektivität eingesetzt. Der Kühlbedarf eines Großkraftwerks kann bei deutlich mehr als 4 GW liegen. Mit dieser Wärmemenge werden im zugehörigen Kühlturm etwa 1500 Kilogramm Wasser in der Sekunde in Wasserdampf umgewandelt.

Kühltürme werden in Abhängigkeit vom Kühlverfahren nach verschiedenen DIN- und ISO-Normen ausgelegt. Dabei müssen einige grundlegende Daten des Kraftwerks und des Kühlturms berücksichtigt werden. Hier eine nicht vollständige Auflistung der wichtigsten Parameter:

Kraftwerk:

• Kraftwerksstandort
• Luftdruck (ISO-Norm: Seehöhe)
• Umgebungstemperatur (ISO-Norm: 15°C)
• relative Luftfeuchtigkeit (ISO-Norm: 60% relative Luftfeuchtigkeit)
• Kraftwerksleistung
• Wassertemperatur im Heizkreislauf
• Wasserdruck im Heizkreislauf
• Dampfdruck im Heizkreislauf hinter dem Kondensator

Kühlturm:

• Wassereintrittstemperatur im Kühlkreislauf
• Wasseraustrittstemperatur im Kühlkreislauf
• Bauart des Kühlturms
• Lufteintrittstemperatur in den Kühlturm
• Luftaustrittstemperatur aus dem Kühlturm
• Wasserumlaufmenge
• Wasserverbrauch

Bei jedem der folgend beschriebenen Kühlverfahren muss das Wasser mit Hilfe von Filteranlagen von Verschmutzungen gereinigt werden, damit die immer vorhandenen Grobverschmutzungen nicht den nachgeschalteten Turbinenkondensator verstopfen und damit unwirksam machen. Zu diesem Zweck werden Treibgutrechen und Filter verwendet, wobei die Filter in erster Linie einzelne Komponenten wie Kondensator und Wärmeübertrager schützen. Das Kühlwasser wird anschließend in einem Kühlturm oder auch einem Kühlteich soweit abgekühlt, dass es entweder in ein Fließgewässer abgegeben oder erneut im Kühlkreislauf verwendet werden kann. Weiterhin wirken die Kühltürme großer Kraftwerke wie Luftwäscher. Ihre reinigende Wirkung auf die sie durchströmende Luft bleibt für die Umwelt gering, der ausgewaschene Staub konzentriert sich jedoch im Kühlwasser und kann eine erhebliche Verschmutzung der nachgeschalteten Anlagenteile bewirken. Besonders die Kondensatoren der Dampfturbinen sind davon betroffen, die daher mit dem Kugelumlaufverfahren gereinigt werden müssen.

Wenn das erwärmte Kühlwasser unbehandelt in das Gewässer zurückgeführt wird, handelt es sich um eine Durchlaufkühlung. Die Durchlaufkühlung stellt die effizienteste und wirtschaftlichste Form der Kühlung dar. Sie kann jedoch nur dort angewandt werden, wo der Wärmeeintrag keine unzumutbare Belastung für das Gewässer darstellt. In Deutschland wird Durchlaufkühlung vorwiegend an Küstenstandorten oder am Rhein betrieben. Speziell am Rhein hat die "Arbeitsgemeinschaft der Bundesländer zur Reinhaltung des Rheins (ARGE Rhein)" bereits 1971 einen Wärmelastplan für den deutschen Rheinabschnitt vorgelegt, der noch heute Gültigkeit besitzt.

Bei diesem Verfahren wird einem Fließgewässer das notwendige Kühlwasser entnommen, im Kondensator erwärmt und dann im Kühlturm versprüht. Das nicht verdampfte und auf seine Ursprungstemperatur abgekühlte Wasser wird wieder dem Fließgewässer zugeführt, um Salze und Verunreinigungen auszuschwemmen. Letztere würden in ihrer Konzentration ständig zunehmen, wenn das nicht an die Atmosphäre abgegebene Wasser wiederholt im Turm eingesetzt werden würde.

Die Umlaufkühlung verwendet dagegen stets das gleiche Wasser; es werden ausschließlich die Verluste aus Verdampfung und Abflut ergänzt. Dieses Verfahren hat sich bei einem geringen Angebot an Kühlwasser sehr bewährt. Jedoch hat die ständige Verdunstung eine Aufsalzung (die Eindickung) des Kühlwassers zur Folge, sodass es zu Ablagerungen insbesondere von Calcium- und Magnesium-Karbonaten (Härtebildner) kommt. Um dem Effekt entgegenzuwirken, wird das Kühlwasser mit Chemikalien (z. B. Phosphonsäure) stabilisiert. Ab einer gewissen Obergrenze des Gesamtsalzgehaltes und der Gesamthärte muss über Abflut und Frischwasserzulauf eine Verdünnung des Kühlwassers herbeigeführt werden. Beim Einleiten der Abflut in städtische Schmutzwasseranlagen (Indirekteinleitung) oder Gewässer (Direkteinleitung) gelten staatliche Umweltauflagen. Ein weiteres Problem der Umlaufkühlung ist das Wachstum von Mikroorganismen. Neben dem Fouling müssen hygienische Probleme mit lungengängigen Bakterien im Kühlturmaerosol (Legionella spec., Pseudomonas aeruginosa) berücksichtigt werden. Daher wird das Kühlwasser auch mit Biozid und Bio-Dispergator behandelt.

Große, hohe Naturzug-Kühltürme werden oft als rotationssymmetrische Schalentragwerke gebaut. Sie haben die Form von Rotationshyperboloiden. Diese Bauform hat den Vorteil, dass es sich beim Rotationshyperboloid um eine Regelfläche handelt, was bedeutet, dass er mit gekreuzten geraden Stahlträgern aufgebaut werden kann, wodurch die Baukosten gegenüber anderen Kühlturmformen gesenkt werden. Die Aussteifung der Schale erfolgt über den oberen und unteren Ring. Sie werden inzwischen in Höhen bis zu 200 m ab Geländeoberkante errichtet (Kraftwerk Niederaußem) und haben eine Mindestwanddicke von 16 cm nach alter Vorschrift. Aufgrund der Novellierung der Normengeneration DIN 1045 und DIN 1055 wurden auch die konstruktiven Voraussetzungen neu definiert, so dass inzwischen Mindestwandstärken von 18 cm gefordert werden (siehe die BTR-Kühltürme).

Trotz der teilweise gewaltigen Dimensionen sind Kühltürme aus Stahlbeton die filigransten Betonbauwerke überhaupt. Bei einer Bauhöhe von 200 m hat der Kühlturm in Niederaußem eine Wandstärke von weniger als 30 cm. Vergleicht man die Proportionen, so ist die Wandstärke etwa nur ein Fünftel so dick wie die eines Hühnereies. Aus diesem Grund erhält ein Kühlturm i.d.R. einen anspruchsvollen Oberflächenschutz. Dies ist vor allem dann erforderlich, wenn durch Rauchgaseinleitung der Beton chemischen Belastungen ausgesetzt wird. Aber auch bei konventionellen Kühltürmen gibt es erhebliche Belastungen z. B. durch Algenbewuchs. Die biogenen Folgeprodukte von Algen greifen den Beton an. Sterben die Algen ab, so schrumpfen sie und reißen durch ihre intensive Haftung die Betonfläche auf.

Hybrid-Kühltürme sind nicht so hoch wie Naturzug-Kühltürme, da der Luftzug mit Ventilatoren erzeugt wird.

Nasskühlung mit Naturzug-Nasskühltürmen ist die am häufigsten vorkommende Kühlart, weil ihr Wirkungsgrad durch die entstehende Verdunstungskälte des Wassers am höchsten ist. Sehr viel seltener ist Hybridkühlung, die erheblich weniger Wasser verdunstet als Nasskühltürme, deren Wirkungsgrad aber deutlich niedriger als Nasskühlung ist. Trockenkühlung nutzt Luft als Kühlmedium und findet nur unter speziellen Umgebungsbedingungen Anwendung - wie niedrige mittlere Temperatur oder Wassermangel. Sie hat den niedrigsten Wirkungsgrad von allen Kühlarten.

In Naturzugkühltürmen^[1] wird das zu kühlende Wasser in die Luft versprüht und über Füllkörper verrieselt. Dadurch wird ihm Verdunstungswärme entzogen und die Luft befeuchtet. Verdunsten von einem Kilogramm Wasser 10 Gramm, so sinkt die Temperatur des Wassers um 6 Kelvin. Zusätzlich wird das Wasser durch den feinverteilten Kontakt mit der Luft durch Konvektion gekühlt und die Luft erwärmt. Die Erwärmung der Luft führt zu einer Abnahme der Dichte und damit einer Zunahme des Auftriebs der Luft. Oberhalb des Kühlturmes wird das Gemisch als Dampfschwaden sichtbar. Etwa 1,5 bis 2,5 % des umlaufenden Kühlwassers verdunsten dabei und müssen ergänzt werden. Deswegen ist im Bereich von Kühltürmen im Winter oft Industrieschnee zu sehen. Ein weiterer Austausch des Kühlwassers durch die Abflut ist notwendig, um zu verhindern, dass sich die im Wasser gelösten Salze zu sehr aufkonzentrieren (akkumulieren). Kalk-Ablagerungen stellen hierbei das Hauptproblem dar; beim Betrieb eines Wärmekraftwerkes mit 3 GW thermischer Leistung können pro Tag ca. 10 Tonnen Kalk anfallen, die z. B. durch Lösen mit Ameisensäure aus dem Wasserkreislauf entfernt werden müssen. Diese Bauart wird in erster Linie im Dampfkraftwerk eingesetzt. Den tiefsten Bereich eines Nasskühlturmes, in dem sich das versprühte Kühlwasser sammelt, nennt man Kühlturmtasse.

Naturzug-Nasskühltürme haben wegen der Nutzung der Verdunstung eine sehr hohe Leistungsdichte, dafür aber auch einen Wasserverlust, der dem Kreislauf wieder zugeführt werden muss. Die Wasserverluste werden durch eine, über der Wasserverteilung liegenden Lage Tropfenabscheider reduziert, jedoch nicht ganz vermieden. Sie sind daran zu erkennen, dass sie, vor allem bei kühlerem Wetter, weithin sichtbare "Nebelschwaden" erzeugen. Ein Nebeneffekt ist das Einbringen von Wasserdampf in die Atmosphäre, was lokal die Bildung von Nebel oder Niederschlag bewirken kann. Bei genügend hohen Temperaturen im Wasserkreislauf können sich Bakterien (z.B. Legionellen) vermehren. Durch die Verdunstung kann das Kühlwasser theoretisch bis auf die Feuchtkugeltemperatur, die bei trockenem Wetter deutlich unter der Lufttemperatur liegt, abgekühlt werden.

Trockenkühltürme finden Verwendung an Kraftwerksstandorten, an denen Wasser für Nasskühlung nicht vorhanden oder dessen Beschaffung zu teuer wäre. Wegen ihrer relativ hohen Kosten finden sie in der Praxis bei Wärmekraftwerken bisher kaum Anwendung.^[2] Es sind Kühltürme, in denen die Wärme über Wärmetauscher durch Konvektion an die Luft abgegeben wird. Zur Unterstützung der Konvektion können bei dieser Bauart große Ventilatoren eingesetzt werden. Die Rohre der Wärmeüberträger erhalten Kühlrippen.

Zur Erzeugung von elektrischem Strom aus Wärme benötigt man einen Wasserdampferzeuger, eine Generatorturbine und einen Kondensator. Der Abdampf der Generatorturbine muss mit Hilfe eines Kondensators rückkondensiert werden, damit das Wasser im Kreislauf geführt werden kann. Man kann bei der Trockenkühlung 2 Verfahren unterscheiden:

Es gibt nur einen Kreislauf: Der Abdampf der Generatorturbine wird direkt in den Trockenkühlturm geleitet, der selbst als Kondensator dient und in dem das Wasser rückkondensiert.

Beispiel: 2 Kohlekraftwerke am Standort Wyodak im US-Bundesstaat Wyoming:

Am Standort Wyodak herrschen im Winter extrem niedrige Temperaturen, so dass die Gefahr bestünde, dass Nasskühltürme einfrieren. Eine reine Trockenkühlung findet nur in der kalten Jahreszeit statt. Bei höheren Außentemperaturen wird die Kühlung durch Kühlteiche unterstützt. Bei hohen Außentemperaturen im Sommer wird zusätzlich Wasser in Zellenkühlern verdunstet.

• Kohlekraftwerk Wyodak II bestehend aus 2 Kraftwerksblöcken, Inbetriebnahme: 1979^[3]
• Kohlekraftwerk Wygen II, Inbetriebnahme: 2003^[4]

Wyodak II: Um den extrem kalten Wetterbedingungen am Standort Wyodak gerecht zu werden, wurde für den Hauptkraftwerksblock ein Trockenkühler bestehend aus 69 Zellenkühlern gebaut. Das System beinhaltet zwei 11x3 Anordnungen in V-Form (Schmetterlingsflügel-Design). Kraftwerksblock 2 erhielt 3 Prototyp-Zellen (Einreihen-Röhren-Bündel). Die Anlage war bei Inbetriebnahme der größte Trockenkühlturm der Welt und die erste mit Einreihen-Röhren-Bündel. Zur Unterstützung der Kühlleistung im Sommer verfügt die Anlage über 2 Kühlteiche.

Wygen II: 2 x (2 Einreihen-Röhren-Bündel). Zur Unterstützung der Kühlleistung im Sommer verfügt die Anlage über einen Kühlteich. Das Kraftwerk hat einen Wasserverbrauch von 7 % im Vergleich zu konventioneller Nasskühlung pro Jahr.^[5]

Es gibt 2 Kreisläufe: Der Abdampf der Generatorturbine wird im Heizkreislauf in einem Kondensator rückkondensiert. Die überschüssige Wärme wird im Kondensator an einen zweiten Kreislauf, dem Wasserkreislauf, übertragen. Der Trockenkühlturm befindet sich in diesem zweiten Wasserkreislauf zur Kühlung des Kondensators. Es gibt 2 verschiedene Typen von Kondensatoren:

• Typ 1: Einspritzkondensatoren:
• Typ 2: Oberflächenkondensatoren

Beispiel für Typ 1: Kraftwerk Ibbenbüren Block A, das von 1967 bis 1987 betrieben wurde. ^[6]

Die Auslegungs-Lufteintrittstemperatur beträgt 1,5°C, weil die Turbinen für Nasskühlverfahren ausgelegt waren.

Beispiel für Typ 2: Kernkraftwerk THTR-300, das von 1983 bis 1989 betrieben wurde.^[7]

Die Auslegungs-Lufteintrittstemperatur beträgt 12°C. Die Auslegung des Turms wurde überdimensioniert, um das gleiche Kondensationsniveau zu erreichen wie bei Nasskühlung.

Hybridkühlung ^[8] vereinigt die technisch-physikalischen Vorteile von Trockenkühlung und Nasskühlung (hohe Kühlleistung, besserer Wirkungsgrad) bei deutlich verringertem Wasserverbrauch. Da auch bei Hybridkühlung Wasser verdunstet, muss man sie eher der Nasskühlung als der Trockenkühlung zuordnen. Sie wird manchmal fälschlicherweise der Trockenkühlung zugeordnet.^[9] Wegen ihrer besonderen Art als Mix aus Trocken- und Nasskühlung, sollte man sie als gesonderte Klasse führen. Gegenüber Nasskühlung besitzt sie aber wegen des Leistungsbedarfes für die notwendigen Ventilatoren einen schlechteren Wirkungsgrad. Zudem liegen die Investitionen für Hybridkühlung gleicher Leistung wie Nasskühlung sehr viel höher.

Hybridkühlung wird daher häufig in Anlagen oder Kraftwerken gebaut wo es zu eventuellen Beschwerden der Anwohner oder mangelnde Akzeptanz wegen Schwadenbildung kommen könnte oder dort, wo man durch Schwaden und Industrieschnee Planungs-, Verkehrs- und Genehmigungsprobleme bekommen könnte.

Hybridkühlanlagen ^[10] können in Turmbauweise errichtet sein. Entweder hat ein solcher Kühlturm im unteren Bereich Ventilatoren und drückt die Umgebungsluft in den Kühlwasserschleier im Inneren oder der Kühlturm hat den Ventilator im oberen Bereich angeordnet und saugt die Luft durch den sog. Lufteintritt im unteren Bereich des Kühlturms an.

Beim Hybridkühlturm wird den Schwaden vor dem Verlassen der Rückkühlanlage ein warmer, in Wärmetauschern erzeugter Luftstrom beigemischt. Dadurch bleibt die Luft untersättigt und ist beim Verlassen des Kühlturms nicht sichtbar. Hybridkühltürme werden aus Beton, Holz, GFK oder Stahl gebaut.

Der Zellenkühler ist ein Bauwerk aus Holz, GFK, Stahl oder Beton, in dem das durch Prozesse erwärmte Kühlwasser rückgekühlt wird. Ein Zellenkühler ist ein zwangsbelüfteter (saugender) Kühlturm, in dem das erwärmte Kühlwasser durch die an den Wasserverteilerrohren angeschlossenen Sprühköpfe über die Rieselkörper verteilt wird. Dabei wird dem Wasser Verdunstungsenergie entzogen. Auf dem Kühlturmdeck befindet sich ein Diffusor mit einem Ventilator, welcher durch einen Elektromotor und ein Getriebe angetrieben wird. Dieser Ventilator erzeugt im Zellenkühler einen Unterdruck. Kühle Luft tritt durch den sogenannten Lufteintritt im unteren Bereich des Zellenkühlers ein und wird durch die Rieselkörper nach oben gesaugt, wo die erwärmte, gesättigte Luft dann durch den Diffusor am sogenannten Luftaustritt wieder heraus gedrückt wird. Eine Lage Tropfenabscheider (Demister) unmittelbar über der Wasserverteilung verringert die Wasserverluste. Somit werden große Wassertropfen nicht nach außen getragen. Ein Zellenkühler kann zur Verringerung von Geräuschemissionen mit Schallschutzelementen im Lufteintritt und Luftaustritt ausgestattet werden. Mehrere Zellenkühler werden in der Regel zur Erhöhung der Kühlleistung parallel geschaltet, so dass sich als Bauform ein rechteckiges Gesamtbauwerk ergibt.

Beispiel: Das momentan größte Solarthermiekraftwerk der Welt Andasol 1 - 3. Andasol 1 liefert seit Ende 2008 im Testbetrieb Strom ins Netz. Andasol 2 befindet sich seit Februar 2007 im Bau. Bei Andasol 3 sind die Vorarbeiten im Gange. Es hat einen Wasserverbrauch von 870.000 m3 pro Jahr.

An besonders heißen Orten kann man auch Trockenkühltürme in Kombination mit Kühlteichen verwenden. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass das Wasser im Kühlkreislauf im geschlossenen Kreis geführt werden kann. Die Wärme des Kühlkreislaufs wird an einen Kühlteich abgegeben, dessen Verdunstungskälte den Kühlkreislauf rückkühlt. Da der Kühleffekt über die Verdunstung von Wasser des Kühlteichs erfolgt, ist auch dieses Verfahren der Hybridkühlung und nicht der Trockenkühlung zu zurechnen.

Beispiel: Das Gaskraftwerk "El dorado energy" 27 km südwestlich von Boulder City, Nevada, 40 km südwestlich vom Lake Mead (Hoover-Staudamm), 64 km südöstlich von Las Vegas. Dieses Gaskraftwerk wird als Mittel- und Spitzenlastkraftwerk genutzt. Eine der Hauptaufgaben ist, die Strombedarfsspitzen von Las Vegas zu erzeugen, die durch das Hoover-Damm-Kraftwerk ^[11] nicht abgedeckt werden können.

Bei Kraftwerken für die Stromerzeugung wird von dem Kondensator an den Kühlkreislauf des Kühlturmes abgegebene Wärme verfahrensbedingt bei einer sehr niedrigen Temperatur übertragen. Diese Abwärme geringer Temperatur ist daher praktisch technisch nutzlos und muss im Kühlturm an die Umgebung abgeführt werden. Bei einem Bedarf an Wärme (z. B. in einem Fernwärmenetz) kann diese Kondensationswärme aber auch bei einer höheren Temperatur abgeführt werden. Dies mindert zwar den elektrischen Wirkungsgrad und die elektrische Leistung des Kraftwerkes, insgesamt wird aber die Energie des Brennstoffes besser ausgenutzt. Zum Betrieb eines Fernwärmenetzes ist wegen der vielen Wärmeübertrager und der deretwegen erforderlichen Temperaturgefälle eine Temperatur des Primärkreislaufs von 130 bis 150 Grad Celsius notwendig. Da in den mehrstufigen Turbinen der Wasserdampf in der Regel bis an den Beginn der Kondensation expandiert wird, muss der Prozess schon vorher abgebrochen werden, was eine Einbuße von bis zu 25 % der elektrischen Leistung bedeutet. Weiterhin geht die Kühlleistung eines Fernwärmenetzes im Sommer stark zurück, so dass trotzdem in (kleinere) Kühltürme investiert werden muss. Das System Strom- und Wärmeerzeugung kann mit maximaler Effizienz nur dezentral betrieben werden, wenn also nur geringe Strecken zum Wärmetransport überwunden werden müssen, und die innere Energie des Treibmittels bis zu dessen Kondensation genutzt werden kann. Man spricht dann von Kraft-Wärme-Kopplung oder dezentraler Energieversorgung, die mit zunehmender Verteuerung von Brennstoffen an Bedeutung gewinnt.

Die Aufgabe eines klassischen Kühlturms ist allein die Abgabe von Wärmeenergie. Das ist ein rein physikalischer Prozess. Der Kühlturm übernimmt hierbei nicht die Funktion eines Schornsteins der bei technischen Verbrennungsprozessen erforderlich ist.

Bei modernen, mit Rauchgasreinigungsanlage ausgerüsteten Kraftwerken übernimmt der Kühlturm auch die Funktion des Schornsteins.

Der Vorteil dieser (in Deutschland erstmals im Modellkraftwerk Völklingen angewandten) Technik, der sog. Reingaseinleitung, liegt darin, dass die erwärmte und feuchte Abluft des Kühlturms einen wesentlich stärkeren Auftrieb bietet als das Rauchgas. Hierdurch kann eine Verteilung der Abgasfahne mit weitaus geringerer Bauhöhe erreicht werden als bei einem "konventionellen" Schornstein. Dies ist insbesondere bei Kohlekraftwerken von Vorteil, deren Abgase nach der nassen Wäsche in der Rauchgasentschwefelung stark abgekühlt sind und nur noch einen geringen Auftrieb haben.

Kühltürme befinden sich nicht nur in Kraftwerken, sondern werden auch in anderen Anlagen oft in der Chemischen Industrie mit Wasserkühlung verwendet.

Die Kühltürme dieser Anlagen sind wegen der meist geringeren Wärmemengen (Abwärme) erheblich kleiner.

Weil der Kühlturm als ein reiner Wärmeverbraucher im thermischen Kreisprozess, große Mengen an Wärmeenergie relativ geringer Temperatur ungenutzt an die Umwelt abgibt, wurde nach Möglichkeiten gesucht diese thermische Energie wirtschaftlich zu nutzen. In der Regel kann diese Wärmeenergie für die Beheizung von Gewächshäusern und Fischteichen verwendet werden.

Sobald ein Kühlturm außer Betrieb ist, kann von ihm wegen der sehr leichten Rieseleinbauten (Polypropylen, Polyvinylchlorid, Asbestzement, Holz) und des Kamineffekts eine erhebliche Brandgefahr ausgehen. Am 12. Mai 2003 brannte bei Abrissvorbereitungen in einem stillgelegten Kraftwerk bei Schwandorf ein Naturzugkühlturm ab, nachdem in seinem Inneren ohne Brandschutzmaßnahmen geschweißt wurde ^[17] .

Innerhalb von 45 Minuten brannten 108 Tonnen Einbauteile aus Polypropylen ab, nach weiteren 50 Minuten waren auch 60 Tonnen hölzerne Einbauteile verbrannt. Die frühzeitig gerufene Feuerwehr hatte, nicht zuletzt wegen Einsturzgefahr, keine Chance, das Feuer rechtzeitig zu löschen. Versuche der VGB haben gezeigt, dass ein Kühlturmbrand unlöschbar ist und daraus immer ein Totalschaden, auch der baulichen Substanz, entsteht.

Zwischenzeitlich werden Kühltürme auch als Leinwand und Kunstobjekt entdeckt. So befindet sich die größte Karte der Welt auf der 26.000 m2 großen Außenseite des Kühlturmes in Meppen-(Hüntel) (Emsland). Das Konzept stammt von dem Künstler Christoph Rihs.

Ein weiteres Beispiel für die Nutzung eines Kühlturms als Kunstobjekt findet sich in Frankreich. Beim Kernkraftwerk Cruas wurde ein Gemälde auf den Kühlturm gezeichnet.

1. ↑ Naßkühltürme. VDI-Berichte 298, 1977, VDI-Verlag, Düsseldorf
2. ↑ Handbuchreihe Energie / hrsg. von Thomas Bohn - Gräfelfing: Technischer Verlag Resch Verlag TÜV Rheinland Konzeption und Aufbau von Dampfkraftwerken - 1985 ISBN 3-87806-085-8
3. ↑ [1]
4. ↑ [2]
5. ↑ [3]
6. ↑ [Scherf,O.: Luftgekühlte Kondensationsanlage für einen 150 MW-Block des Kraftwerks Ibbenbüren. BWK 20 (1968), Nr. 2, S. 56-60]
7. ↑ [Cleve: Auslegungsprobleme und Berechnungsgrundlagen von Trockenkühltürmen. Seminarvortrag, RWTH Aachen, 10. Jan. 1974]
8. ↑ [Häuser, U.: Untersuchungen zum Betriebsverhalten von Hybridkühltürmen. Dissertation an der TU Braunschweig, 1981]
9. ↑ [4]
10. ↑ http://www.geaict.com/opencms/opencms/gpc/en/case_studies/]
11. ↑ [5]
12. ↑ [6]
13. ↑ [7]
14. ↑ [8]
15. ↑ [9]
16. ↑ [10]
17. ↑ VGB PowerTech, Fachzeitschrift: VGB Kraftwerkstechnik 06/2006

• Commons: Category:Cooling_towers  – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
• Wiktionary: Kühlturm  – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
• Wofür benötigen Kraftwerke mit Ab- oder Durchlaufkühlung Kühlwasser?
• Foto des brennenden Kühlturmes bei Schwandorf
• Animation zur Funktionsweise eines Hybridkühlturms

• Kraftwerkskomponente
• Kühltechnik

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