Revision eines Turbosatzes im Kraftwerk Frimmersdorf: Im Bild der freigelegte Mitteldruckteil der Turbine. Er ist "zweiflutig" angelegt, d.h. der Dampf gibt seine Energie an zwei baugleiche Schaufelrad-Sätze ab. Er tritt in der Mitte des Turbinenteils ein, wo der Durchmesser der Schaufelräder am kleinsten ist, und strömt dann in Richtung der längeren Schaufeln. Im Hoch- bzw. Niederdruckteil der Turbine sieht es ähnlich aus, doch sind dort die Schaufeln erheblich kleiner bzw. größer.

Die Wirkungsweise der Dampfturbine

Die Verbesserung der Dampferzeuger ging Hand in Hand mit der Verbesserung der Dampfmaschinen, die ab den achtziger Jahren des 19. Jahrhunderts auch in den ersten Dampfkraftwerken für die Stromerzeugung Verwendung fanden. Die anfänglichen Niederdruck-Maschinen wurden durch Hochdruck-Maschinen ersetzt. Mit der Überhitzung des Sattdampfs zu hochgespanntem Heißdampf wurde eine weitere wesentliche Verbesserung erzielt. Ferner ging man dazu über, den Dampf mehrfach zu nutzen, z.B. in einer Dreifach-Expansionsmaschine mit Hoch-, Mittel- und Niederdruckzylinder. Trotz all dieser Verbesserungen lag der Wirkungsgrad von Dampfkraftwerken zu Anfang des 20. Jahrhunderts erst bei wenigen Prozent.

Der Durchbruch zu höheren Wirkungsgraden war hauptsächlich der Dampfturbine zu verdanken. Sie ist die legitime Nachfolgerin der Dampfmaschine, hat aber nicht die mechanischen "Macken" ihrer Vorläuferin, die damit zusammenhingen, daß die lineare Bewegung eines Kolbens in eine Kreisbewegung verwandelt werden mußte. Die Dampfturbine besitzt stattdessen ein Schaufelrad, das von heißem Dampf durchströmt und so in Bewegung versetzt wird. Dieses einfache Konstruktionsprinzip bietet eine Menge Vorteile. Vor allem verkraftet die Turbine weit höhere Temperaturen und Drücke, womit sich der Carnotsche Wirkungsgrad wie auch der tatsächliche Wirkungsgrad der Maschine wesentlich vergrößerten. Heutige Dampfkraftwerke erreichen Wirkungsgrade von 40 Prozent (Braunkohle) bis zu 45 Prozent (Steinkohle).

Das Schaufelrad einer Dampfturbine entpuppt sich bei näherer Betrachtung als eine Vielzahl von Schaufelrädern, zwischen denen starre Leiträder für die optimale Lenkung des Dampfstrahls sorgen. Die Schaufeln der Lauf- und Leiträder werden zum Ausgang der Turbine hin immer größer, weil sich der Dampf mit abnehmendem Druck stark ausdehnt. In der Regel läßt man aber den Dampf nicht nur durch eine einzige Turbine strömen, sondern koppelt mehrere Turbinenteile hintereinander (Hochdruck-, Mitteldruck-, Niederdruckturbine). Die Abmessungen der Turbinen entsprechen dabei der Volumenzunahme des Dampfes mit abnehmenden Druck; das heißt sie werden immer größer. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich der Dampf, bevor er in den jeweils nächsten Turbinenteil eintritt, wieder auf höhere Temperaturen bringen läßt. Diese "Zwischenüberhitzung" des Dampfes erhöht den Wirkungsgrad des Dampfkraftwerks zusätzlich.

Dieser Turbosatz im Kraftwerk Heyden leistet 880 Megawatt brutto und ist damit der größte Steinkohle-Kraftwerksblock in Europa. In den Hochdruckteil der Turbine (vorn) tritt der Dampf mit einem Druck von 192 bar und einer Temperatur von 535 Grad Celsius ein. (Bild zum Vergrößern anklicken)