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Kohlekraftwerke sind Dampfkraftwerke, die mit Braun- oder Steinkohle befeuert werden. Sie erzeugen in Deutschland mit rund 50.000 Megawatt etwa die Hälfte des Stromes. Die meisten von ihnen sind zur Wärmeauskopplung der Abwärme in die Fernheizung vorgesehen. Eine Kohlekraftwerk arbeitet in vier Energieumwandlungsstufen. In der ersten Stufe wird die zu Staub zermahlene Kohle verbrannt. Dabei wird die chemische Energie der Kohle in Wärmeenergie umgewandelt. In der nächsten Stufe führt diese Wärmeenergie zum Verdampfen von Wasser in einem Kessel. Der Dampf wird dabei unter großem Druck gehalten, die Wärmeenergie wird also in potenzielle Energie des hochgespannten Dampfes umgewandelt. Diesen hochgespannten Dampf lässt man in der dritten Umwandlungsstufe aus den Düsen gegen die Schaufeln der Dampfturbine strömen. Dabei wird die potenzielle Energie in Bewegungsenergie umgewandelt. Die letzte Energieumwandlung findet im Generator statt, der an die Dampfturbine gekoppelt ist. Endlich hat man das, was man haben will - nämlich Strom bzw. elektrische Energie. Die ganzen Umwandlungsprozesse gehen nicht ohne Verluste ab. In jeder Stufe geht ein Teil der Energie in Form von Wärmeenergie verloren, so dass am Ende ein Wirkungsgrad von etwa 45 % (bei modernen Kohlekraftwerken) bis 30 % (bei älteren Kraftwerken) zu verzeichnen ist. Im Durchschnitt liegt der Gesamtwirkungsgrad heute bei etwa 38 %.
Problematisch ist bei Kohlekraftwerken das Freisetzen vieler Schadstoffe. So werden allein in Deutschland 300 Millionen Tonnen Kohlendioxid durch Kohlekraftwerke in die Atmosphäre abgegeben. Die Umweltverträglichkeit wurde durch Rauchgasreinigung sowie Reststoffverwertung in den vergangenen Jahren jedoch erheblich verbessert. Moderne Kohlekraftwerke mit Wirbelschichtfeuerung senken die Emissionen von Schwefeldioxid und Stickstoffoxid (Stickstoffoxide) nochmals erheblich und besitzen außerdem einen höheren Wirkungsgrad.
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