Redigerer Kraftverk (avsnitt)

=== Varmekraftverk – Elektrisk kraft fra ikke-fornybar energi===
{{Hoved | Varmekraftverk}}

[[File:Dampfturbine Laeufer01.jpg|thumb|Rotor til en moderne dampturbin til bruk i et varmekraftverk]]

====Energiomvandling i et varmekraftverk====
[[File:Coal fired power plant diagram.svg|thumb|Diagram som viser syklusen for damp i et typisk [[kullkraftverk]]. Prosessen går fra venstre til høyre.]]

De fleste kraftverk i verden brenner ''[[fossilt brensel]]'' som for eksempel kull, olje og naturgass, samt at kjernekraft har også en viss utbredelse. Typisk brukes disse energikildene til å produsere damp under høyt trykk i dampkjeler som driver turbinene, disse kalles derfor for dampkraftverk. En moderne dampkjel er ofte en såkalt ''vannrørskjele'' der et meget omfattende rørsystem med vann blir oppvarmet når drivstoffet forbrennes. I moderne kraftverk er det ønskelig å produserer damp i en form som kalles ''[[superkritisk væske]]'', som er en tilstand som inntrer når trykket er over 22,1 [[Pascal (enhet)|MPa]] og temperatur på over 374&nbsp;°C. Grunnen til at dette svært høye trykke og temperaturen tilstrebes for dampproduksjon er forbedring av ''[[virkningsgrad]]en''. Ifølge [[Carnotprosessen]] vil det skje en bedre [[termisk energi]]overføring om temperaturforskjellen mellom energikilden (forbrenningsprosessen) og energiopptakeren (vannet i kjelen) er minst mulig.<ref>Malhotra, Ashok and Satyakam,R, 2000,Influence of climatic parameters on optimal design of supercritical power plants, IECEC, [http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=870911&contentType=Conference+Publications Energy Conversion Engineering Conference], pp. 1053–1058,</ref>

Turbinene i et dampkraftverk er av typen dampturbin og består av en aksling påmontert hjul med skovler som drives rundt av kraften (og dermed momentet) som dampen med høyt trykk skaper. En sier at varmeenergien i damp blir omvandlet til kinetisk energi (rotasjon), og en kaller derfor en dampturbin for en varmekraftmaskin.

====Virkningsgrad====
Ikke all termisk energi kan omdannes til mekanisk energi, i henhold til [[termodynamikkens andre lov]]. Derfor er det alltid varme som tapes til omgivelsene ved termisk energiomforming. Virkningsgraden i en dampturbin er begrenset av den maksimale damptemperatur som kan oppnås, og er ikke direkte avhengig av det drivstoffet som brukes. For de samme forholde hva gjelder dampkjele og dampturbin, vil et kull-, kjerne- og gasskraftverk alle ha den samme teoretiske virkningsgraden. Et varmekraftverk som leverer konstant effekt, kalt ''grunnlast'', vil ha større virkningsgrad enn et som brukes for midlertidig høyt effektbehov, kalt ''topplast''. Dampturbiner oppnår generelt høyere virkningsgrad når de blir kjørt for full kapasitet.

[[Virkningsgrad]]en for en dampturbin er typisk noe under 50<ref>{{cite web| title= Dr. Alexander S. Leyzerovich, Consultant: ''New Benchmarks for Steam Turbine Efficiency'', 2002| url= http://www.power-eng.com/articles/print/volume-106/issue-8/features/new-benchmarks-for-steam-turbine-efficiency.html| publisher= Power Engineering| accessdate= 7. september 2014| archive-date= 2012-09-05| archive-url= https://web.archive.org/web/20120905134501/http://www.power-eng.com/articles/print/volume-106/issue-8/features/new-benchmarks-for-steam-turbine-efficiency.html| url-status= yes}}</ref> %, noe som vil si at halvparten av dampens energi ikke kan nyttiggjøres i turbinen. I tillegg til dette energitapet er det flere andre ledd i et dampkraftverk som gjør at virkningsgraden blir enda lavere. I USA har [[U. S. Department of Energy]] et program med en visjon om å øke den totale termiske virkningsgraden i alle landets kullfyrte dampkraftverk fra 32,5 til 36 % innen 2020.<ref>{{cite web |title=Technical Workshop Report - Improving the Thermal Efficiency of Coal‐Fired Power Plants in the United States, 2010 |url= | publisher= U. S. Department of Energy | accessdate= 7. september 2014}}</ref>

====Damp og vann i en lukket krets====
Som sakt vil bare en del av dampens energi nyttiggjøres i dampturbinen, og dampen har høy temperatur ut fra turbinen. Etter at dampen forlater turbinen går den videre til en ''[[kondenser]]'', som er en type [[varmeveksler]] der dampen blir kondensert til vann og ført tilbake til dampkjelen. Dette betyr at vannet som er arbeidsmedium i et dampkraftverk går i en lukket sløyfe. Kondenseren får tilført ''[[kjølevann]]'', som er vann med en betydeligere lavere temperatur enn dampen. Kjølevann må kontinuerlig tilføres og kan komme fra en nærliggende elv. Om det ikke er mulig benyttes ''[[kjøletårn]]'' der kjølevannet avgir sin varme til luften. Dette skjer ved at det vannet risler nedover i en motgående luftstrøm. Kjøletårnet er sylindrisk og kan være rundt hundre meter høyt, og ved at det oppstår [[skorsteinseffekt]] vil store luftmengder danne en kraftig luftstrøm. Energien fra et varmekraftverk som forsvinner som via kjølevannet kalles ''spillvarme'' og om denne ikke kan brukes går mye energi tapt. For øvrig brukes et annet og mer generelt begrep fra fysikken om dette tapet, nemmelig ''[[anergi]]''.

====Bruk av spillvarme fra et varmekraftverk====
Mye av spillvarmen fra et termisk kraftverk består som nevnt av kjølevann med høy temperatur. Denne energien kan utnyttes som fjernvarme i for eksempel en nærliggende by. På denne måten kan den totale virkningsgraden økes en hel del. Om denne muligheten ikke eksisterer blir kjølevannet som nevnt ført over til det ytre [[miljø]]et enten vil vann (nærliggende elv) eller luft (kjøletårn). Ofte vil en kunne velge mellom disse tre måtene for å få vekk overskuddsvarmen fra ett og samme kraftverk. Dette fordi behovet for fjernvarme kan variere sterkt gjennom året, dessuten kan det være restriksjoner på hvor mye oppvarming som tillates av vassdrag.

Foruten bruk av spillvarme for prosess- eller fjernvarme, er en måte å forbedre den generelle virkningsgraden i et kraftverk å kombinere to forskjellige termodynamiske sykluser. Oftest blir avgassene fra en gassturbin benyttet for å generere damp som igjen driver en dampturbin. Kombinasjonen av en første og andre syklus gir høyere samlet virkningsgrad enn hver av disse syklusene kan oppnå hver for seg. Hvis denne spillvarme kan anvendes som nyttig varme, for industriprosesser eller [[fjernvarme]], er kraftverket referert til som en kraftvarmeverk eller i engelsk språkbruk CHP (combined heat-and-power) kraftverk. I land der fjernvarme er vanlig, er det ikke uvanlig med stasjoner som kun produserer varmeenergi, disse kalles [[varmeverk]]. En  type kraftverk i Midtøsten bruker spillvarme til [[avsalting]] vann.