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Teillastbetrieb

Definition: Betrieb einer Anlage mit reduzierter Leistung

Englisch: partial load operation

Kategorien: Energieeffizienz, Fahrzeuge, Grundbegriffe

Autor:

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Ursprüngliche Erstellung: 20.11.2010; letzte Änderung: 15.03.2020

Wenn eine Anlage, beispielsweise ein Kraftwerk oder ein Verbrennungsmotor, mit weniger als der maximal möglichen Leistung betrieben wird, so wird dies als Teillastbetrieb bezeichnet.

Je nach Art der Anlage können sich die Energieeffizienz und andere Eigenschaften gegenüber denen im Volllastbetrieb ändern:

  • Verbrennungsmotoren (z. B. in Fahrzeugen) weisen im mittleren Teillastbetrieb höhere Wirkungsgrade auf als bei Volllast (vor allem bei mittleren Drehzahlen, wo auch das Drehmoment maximal wird, und mit ca. zu 80 % durchgedrücktem Gaspedal). Im unteren Teillastbetrieb sinken die Wirkungsgrade und somit die Kraftstoffausnutzung und Energieeffizienz jedoch stark. Beispielsweise ist der Ottomotor oder Dieselmotor eines Autos im Stadtverkehr, wo für die meiste Zeit nur eine geringe oder gar keine Antriebsleistung benötigt wird, sehr ineffizient. Sogar im Leerlauf werden noch erhebliche Mengen an Primärenergie verbraucht.
  • Ein Elektromotor (wie auch ein elektrischer Generator) kann dagegen auch bei Teillast noch sehr effizient arbeiten. Dies ist ein Hauptgrund für die höhere Energieeffizienz elektrischer Antriebe. Jedoch kommt es auch bei elektrischen Antrieben auf eine gute Technologie an, insbesondere mit geeigneter Steuerung; moderne industrielle Elektroantriebe sind diesbezüglich oft dramatisch besser als alte Anlagen. Die Modernisierung solcher Antriebe spart häufig deutlich mehr als 50 % der Primärenergie ein.
  • Manche Anlagen wie Lüftungsanlagen, Heizungs-Umwälzpumpen, Wärmepumpen können bei Teillast deutlich energieeffizienter werden – vorausgesetzt, dass die Teillast nicht durch Takten (also durch regelmäßiges Ein- und Ausschalten) realisiert wird, sondern durch Drehzahlregulierung des Antriebs. Dies ist bei heutigen Lüftungsanlagen und Umwälzpumpen bereits Standard, bei Elektrowärmepumpen jedoch noch nicht. Brennwertkessel können ebenfalls bei Teillast (mit modulierendem Brenner) effizienter werden, da die Kondensation des Wasserdampfs im Abgas dann vollständiger ist.
  • Auch Stromnetze arbeiten im Teillastbetrieb am effizientesten; die anteiligen Energieverluste in den Leitungen sind dann am kleinsten.
  • Auch Elektrolyseure sind in der Regel bei Teillast (also mit reduzierten Stromdichten) effizienter.
  • Es gibt auch diverse nicht-energetische Auswirkungen des Teillastbetriebs. Beispielsweise kann sich die Abgasqualität eines Verbrennungsmotors ändern: Sie kann sie bei mittlerer Last recht gut sein, bei Volllast ebenso wie bei sehr schwacher Auslastung aber stark abnehmen. Ebenso können die Geräuschentwicklung und die Abnutzung im Teillastbetrieb reduziert sein.

Manche technische Einrichtungen sind nicht oder nur eingeschränkt teillastfähig, beispielsweise wegen Einbußen beim Wirkungsgrad oder einer reduzierten Lebensdauer. In manchen Fällen ist das Problem auch wirtschaftlicher Natur: Hohe Investitionskosten können nicht amortisiert werden, wenn der Durchsatz zu gering ist. Eine verbesserte Teillastfähigkeit kann ein wichtiges Ziel der Weiterentwicklung sein. Beispielsweise wird dies für Verfahren wichtig sein, mit denen strombasierte Synthesekraftstoffe hergestellt werden können. Diese sollten nämlich ein schwankendes Energieangebot nutzen können – etwa aus Windenergie, Sonnenenergie oder zeitweilig verfügbaren Stromüberschüssen.

In manchen Fällen ist zeitweiliger Teillastbetrieb die Alternative zur zeitweisen Abschaltung einer Anlage. Beispielsweise werden Kohlekraftwerke oft zeitweise im eigentlich unrentablen Teillastbetrieb gefahren (mit verschlechtertem Wirkungsgrad und entsprechend höheren spezifischen CO2-Emissionen), weil man sonst teure Ab- und Anfahrvorgänge in Kauf nehmen müsste.

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sowie andere Artikel in den Kategorien Energieeffizienz, Fahrzeuge, Grundbegriffe

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