Dampferzeugung - unterschiedliche Möglichkeiten für diverse Anwendungen

Den Mittelpunkt einer Anlage zur Dampferzeugung bildet der Dampfkessel, bpsw. von Weidner Wassertechnik GmbH. Hier wird Wasserdampf erzeugt, der Temperaturen von wesentlich mehr als 100 Grad Celsius aufweisen kann. Zur Erzeugung von Dampf werden oft noch andere Komponenten wie zum Beispiel eine Feuerung sowie eine Pumpe für den Wasserzulauf benötigt.

Zusätzlich sind Anlagen zur Wasseraufbereitung wie beispielsweise eine De-Ionisierung möglich. Überwachungs- und Regeleinrichtungen sorgen für Sicherheit. Laut Dampfkessel-Verordnung umfasst die Bezeichnung Dampfkessel-Anlage sämtliche Anlagenteile, die zur Dampferzeugung benötigt werden.

In etlichen Wärmekraftwerken werden große Dampfkessel eingesetzt, die in Kombination mit Dampfturbinen arbeiten. Großkraftwerke erzeugen enorm viel Dampf, der über außerordentlich hohe Drucke und Temperaturen verfügen kann. Innovative Kohlekraftwerke können mit Temperaturen von etwa 600 Grad Celsius bei einem Druck von beispielsweise 285 bar arbeiten. Diese Werte bewegen sich allerdings im sogenannten überkritischen Bereich. In Kernkraftwerken halten sich Temperatur und Druck normalerweise auf einem deutlich niedrigeren Niveau.

Im industriellen Bereich wird Wasserdampf überwiegend als Prozessdampf eingesetzt. Je nachdem welche Anwendungen benötigt werden, gibt es erhebliche Schwankungen bei Temperatur, Druck und Dampfmenge.

Um Wasserdampf zu erzeugen, wird extrem viel Energie benötigt, da außerordentlich viel Wärmeinhalt bei der Verdampfung des Wassers verloren geht. Deshalb ist es besonders wichtig, dass Dampfkessel höchst energieeffizient betrieben werden. Dies bedeutet, dass erneuerbare Energiesysteme Anwendung finden und Abwärme ebenfalls genutzt wird.

Allerdings beinhaltet nicht jede Anlage zur Dampferzeugung einen Dampfkessel. So können unter anderem Solarkraftwerke mit Parabolrinnen-Kollektoren zur direkten Erzeugung von Dampf dienen, falls dort nicht Thermo-Öl durchfließt, das den Dampferzeuger speist.

Häufig ist der Dampfkessel mit einem Wärmeüberträger (Verdampfer) ausgestattet, der Wärme zum Speisewasser führt, damit es siedet. Dadurch entsteht sogenannter Sattdampf. Er erhält seine Temperatur durch den Druck, der im Dampfkessel vorherrscht. Kühlt dieser Dampf außerhalb des Kessels leicht ab, entstehen wieder Wassertröpfchen.

Bei der Dampferzeugung kann zudem eine deutlich höhere Energie-Effizienz erreicht werden, wenn mittels dieser Druck-Differenz Strom erzeugt wird. Dafür lassen sich Dampfmotoren einsetzen. Dieses Verfahren kann zudem sinnvoll sein, falls Dampf generell lediglich für gemäßigte Temperaturen und Drucke nötig ist, jedoch Dampf mit weitaus höheren Werten zur Verfügung steht.

Ein Dampfkessel lässt sich auch zur Erzeugung von warmem/heißem Wasser nutzen. Dabei wird das Wasser lediglich so hoch erhitzt, dass es nicht siedet. In diesem Fall ist Dampfkessel als Bezeichnung fragwürdig, da hierbei überhaupt kein Dampf entsteht. Ein treffenderer Name wäre deshalb Heißwasserkessel oder Heißwasser-Erzeuger.

Dampfkessel ziehen ihre Wärme normalerweise aus Verbrennungs-Prozessen, es gibt allerdings auch Elektro-Dampfkessel. Hierbei wird Wärme beispielsweise durch Elektro-Heizstäbe erzeugt. Bei sogenannten Elektrokesseln wird Wasser mithilfe von elektrischer Energie aufgeheizt. Elektro-Dampfkessel werden dagegen eher dann eingesetzt, wenn eine kleinere Dampferzeugung/-leistung benötigt wird. Dies kann unter anderem in Dampfbügeleisen oder Dampfreinigern erfolgen.