Was ist der Rankine-Zyklus?
Der Rankine-Zyklus ist ein thermodynamischer Prozess, der in der Energieerzeugung eingesetzt wird. Er wurde nach seinem Erfinder William John Macquorn Rankine benannt und ist ein geschlossener Kreislaufprozess, bei dem Wasser verdampft, in einer Turbine expandiert und wieder kondensiert wird.
Der Rankine-Zyklus ist ein wichtiger Bestandteil von Wärmekraftwerken und wird sowohl in fossil befeuerten als auch in nuklearen Kraftwerken eingesetzt. Auch in der Geothermie findet er Anwendung.
Wie funktioniert der Rankine-Zyklus?
Im ersten Schritt des Rankine-Zyklus wird Wasser unter hohem Druck erhitzt und verdampft. Der entstehende Dampf treibt dann eine Turbine an, in der er expandiert und dabei Energie abgibt. Anschließend wird der Dampf in einem Kondensator wieder verflüssigt und das Wasser zurück in den Kessel gepumpt, um den Zyklus erneut zu starten.
Der Rankine-Zyklus ist ein geschlossener Kreislaufprozess, bei dem das Wasser immer wieder verwendet wird und so ein kontinuierlicher Energiefluss gewährleistet wird. Durch die Verwendung von Überhitzern und Zwischenüberhitzern kann der Wirkungsgrad des Zyklus erhöht werden.
Beispiel: Anwendung des Rankine-Zyklus in der Energieerzeugung
Ein Beispiel für die Anwendung des Rankine-Zyklus ist ein Kraftwerk, das mit Kohle befeuert wird. In einem Kessel wird das Wasser unter hohem Druck erhitzt und verdampft. Der entstehende Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator antreibt und so elektrische Energie erzeugt. Der Dampf wird dann durch einen Kondensator abgekühlt und wieder zurück in den Kessel gepumpt.
In nuklearen Kraftwerken wird der Rankine-Zyklus ähnlich eingesetzt, nur dass hier anstelle von Kohle Kernbrennstoff verwendet wird, um Dampf zu erzeugen.
Vorteile und Nachteile des Rankine-Zyklus
Einer der Vorteile des Rankine-Zyklus ist, dass er ein bewährtes Verfahren zur Energieerzeugung ist, das seit über 150 Jahren eingesetzt wird. Dadurch gibt es eine große Erfahrungsbasis und auch viele Weiterentwicklungen und Verbesserungen.
Ein Nachteil des Rankine-Zyklus ist, dass er relativ ineffizient ist und nur einen Wirkungsgrad von 30-40% erreicht. Außerdem entstehen bei der Verbrennung von Kohle oder anderen fossilen Brennstoffen CO2-Emissionen, die einen negativen Einfluss auf das Klima haben.
Insgesamt ist der Rankine-Zyklus ein wichtiger Bestandteil der Energieerzeugung, der gerade in der Übergangsphase zu erneuerbaren Energien eine wichtige Rolle spielen wird. Durch die Weiterentwicklung und Optimierung des Zyklus können Wirkungsgrad und Umweltverträglichkeit verbessert werden.