Der Rankine-Zyklus ist ein grundlegender thermodynamischer Zyklus, der in Wärmekraftwerken zur Umwandlung von Wärme in Elektrizität verwendet wird. Er beinhaltet die Umwandlung von Wasser in Dampf, der dann eine Turbine antreibt, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist.

Komponenten des Rankine-Zyklus

Die Hauptkomponenten sind ein Kessel, eine Turbine, ein Kondensator und eine Pumpe. Der Kessel erwärmt Wasser, um Hochdruckdampf zu erzeugen. Der Dampf dehnt sich in der Turbine aus und erzeugt Energie. Danach wird der Dampf im Kondensator wieder zu Wasser kondensiert und die Pumpe führt ihn zum Kessel zurück.

Zyklusprozessstufen

Der Zyklus besteht aus vier Hauptphasen:

  • Heizung: Wasser wird im Kessel erhitzt, um Hochdruckdampf zu erzeugen.
  • Erweiterung: Der Dampf dehnt sich in der Turbine aus, verrichtet Arbeit und erzeugt Strom.
  • Kondensation: Der Abdampf wird abgekühlt und im Kondensator zu Wasser kondensiert.
  • Druckbeaufschlagung: Das Wasser wird in den Kessel zurückgepumpt, um den Zyklus zu wiederholen.

Effizienzüberlegungen

Die Effizienz des Rankine-Zyklus hängt von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Senke ab. Höhere Kesseltemperaturen und niedrigere Kondensatortemperaturen verbessern die Effizienz. Überhitzung und Wiedererwärmung sind Techniken, die zur Leistungssteigerung eingesetzt werden.