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Glossar · Einheiten

Wärmeverbrauchsrate (Heat Rate)

Brennstoffenergie, die ein Wärmekraftwerk pro erzeugter kWh Strom verbraucht; der Kehrwert des Wirkungsgrads, meist in BTU/kWh oder kJ/kWh.

Die Heat Rate beschreibt den Wirkungsgrad eines Wärmekraftwerks von der anderen Seite: wie viel Brennstoffwärme pro Einheit Strom nötig ist. Je niedriger, desto besser. In der US-Stromwirtschaft und in Leistungsgarantien für Kraftwerke ist sie Standard, und sie ist die wichtigste Größe für die Brennstoffkosten pro MWh.

Wirkungsgrad η = 3,412 / Heat Rate (BTU/kWh) = 3,600 / Heat Rate (kJ/kWh)
Heat Rate (BTU/kWh) = 3,412 / η
Beispiel: 6,400 BTU/kWh → 3,412 / 6,400 = 53.3% (Brennwert)
Brennstoffkosten (USD/MWh) = Heat Rate (MMBtu/MWh) x Brennstoffpreis (USD/MMBtu)

Typische Werte bei Volllast (US EIA, bezogen auf den Brennwert):

  • Modernes GuD-Kraftwerk: 6.200–6.800 BTU/kWh (50–55 % Brennwert, 56–62 % Heizwert)
  • Durchschnitt der US-GuD-Flotte: etwa 7.500 BTU/kWh
  • Offene Gasturbinen: 9.500–11.500 BTU/kWh
  • Kohlekraftwerke: 9.500–10.500 BTU/kWh (Flottenmittel etwa 10.000; überkritisch etwa 8.700)
  • Kernkraft: etwa 10.400 BTU/kWh thermisches Äquivalent (33 % Wirkungsgrad)

In Teillast, beim Anfahren und bei hohen Außentemperaturen steigt die Heat Rate, die Effizienz sinkt also. Das trifft Kraftwerke, die zum Ausgleich schwankender erneuerbarer Erzeugung häufig an- und abfahren. Anzugeben ist immer, ob sich der Wert auf Brutto- oder Nettoleistung (nach Eigenbedarf) und auf Brenn- oder Heizwert bezieht; siehe Heizwert.

Verwandte Begriffe

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  • Heizwert und Brennwert (LHV / HHV)

    Die Wärme, die bei vollständiger Verbrennung einer Brennstoffmenge frei wird; der Brennwert (oberer Heizwert) enthält die Kondensationswärme des Wasserdampfs, der Heizwert (unterer Heizwert) nicht.

  • Gas-und-Dampf-Kraftwerk (GuD, CCGT)

    Kraftwerk, das eine Gasturbine betreibt und mit deren heißem Abgas Dampf für eine zweite, die Dampfturbine, erzeugt; der elektrische Wirkungsgrad erreicht 55–64 %.

  • MMBtu

    Eine Million British Thermal Units (1,05506 GJ, 293,07 kWh); die übliche Preiseinheit für Erdgas und LNG in den USA und in Asien.

  • BTU (British Thermal Unit)

    Traditionelle Wärmeeinheit, etwa die Energie, die ein Pfund Wasser um ein Grad Fahrenheit erwärmt; 1 BTU (IT) = 1.055,06 J.

  • Gasturbinenkraftwerk (OCGT)

    Eine Gasturbine im offenen Prozess, deren heißes Abgas direkt in die Atmosphäre geht. Sie tauscht einen niedrigeren Wirkungsgrad (33–42 %) gegen schnellen Start und geringe Investitionskosten und dient vor allem als Spitzenlastkraftwerk.

  • KWK (Kraft-Wärme-Kopplung)

    Gleichzeitige Erzeugung von Strom und nutzbarer Wärme aus einem Brennstoff; der Gesamtwirkungsgrad liegt bei 75–90 %, reine Stromkraftwerke erreichen etwa 35–60 %.