Die Dampfturbinentechnologie befasst sich mit der Entwicklung und Konstruktion von Dampfturbinen. Eine Dampfturbine ist eine rotierende Welle die mit zahlreichen Turbinenschaufelrädern bestückt ist. Diese Schaufelräder werden von Wasserdampf angeströmt, was dann wiederum die Welle in Rotation versetzt. Heutzutage werden Dampfturbinen hauptsächlich zur Stromerzeugung eingesetzt. Der erforderliche Wasserdampf wird vorwiegend mit fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdgas, Erdöl oder mit Kernenergie produziert.
Früher wurden Dampfturbinen auch für Schiffsantriebe eingesetzt. Aber die gestiegenen Preise für fossile Brennstoffe haben diese Einsatzmöglichkeit relativ unwirtschaftlich gemacht. Um die Turbinen noch leistungsfähiger zu machen bzw. deren Wirkungsgrad zu verbessern, setzt die Dampfturbinentechnologie auf die Erkenntnisse der Strömungslehre.
Funktionsweise einer Dampfturbine
Entsalztes Wasser wird in einem Dampferzeuger unter Hitze bei sehr hohem Druck verdampft. Dieser Dampf treibt die Turbinenräder an, wodurch dieser entspannt wird. D.h. sowohl der Druck, als auch die Temperatur werden reduziert. Damit der Dampf weiter abkühlt wird dieser einem Kondensator zugeführt. In dem Kondensator kondensiert der Wasserdampf und wird dann wieder mit einer Pumpe in den Dampferzeuger gepumpt. So entsteht ein sich wiederholender Kreislauf. In dem Kondensator fällt Abwärme an, die in vielen Fällen leider nicht mehr genutzt wird.
Die durch die Dampfturbine strömende Wassermenge muss durch die Pumpe gegen das Druckgefälle gepumpt werden. Die Leistung der Dampfturbine ist um ein vielfaches höher, als die von der Pumpe benötigte Leistung, da der kondensierte Wasserdampf ein wesentlich kleineres Volumen als der durch die Pumpe strömende Dampf hat.
Einsatzbereiche der Dampfturbinentechnologie
Heute werden Dampfturbinen hauptsächlich zur Stromerzeugung eingesetzt. Die Dampfturbinen kommen dabei in Kraftwerken für fossile Brennstoffe (Heizkraftwerke) oder auch in Kernkraftwerken zum Einsatz. Des weiteren werden Dampfturbinen in Sonnenwärmekraftwerken eingesetzt. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts wurden die Turbinen auch in Seeschiffen eingesetzt. Als Mitte der siebziger Jahre die Ölpreise stiegen, wurde der Einsatz der Dampfturbinen unwirtschaftlich. Stattdessen kamen Dieselmotoren oder Gasturbinen zum Einsatz. Heute werden die Dampf angetriebenen Turbinen nur noch bei atomgetriebenen Schiffen verwendet.