Elektrárna s plynovou turbínou je moderní high-tech zařízení, které vyrábí elektřinu a tepelnou energii.
Základem elektrárny s plynovou turbínou je jeden nebo více motorů s plynovou turbínou - pohonných jednotek mechanicky spojených s elektrickým generátorem a spojených řídicím systémem do jednoho energetického komplexu. Elektrárna s plynovou turbínou může mít elektrický výkon od dvaceti kilowattů do stovek megawattů . Kromě přímého otáčení elektrického generátoru turbínou je plynová turbína také schopna dodat spotřebiteli značné množství (dvojnásobek elektrické energie) tepelné energie, kterou lze využít k výrobě páry v odpadním teple. kotel , který lze zase využít pro doplňkovou výrobu elektřiny nebo pro potřeby dodávky tepla. V tomto případě se elektrárna nazývá kombinovaný cyklus nebo plynová turbína CHP .
Čistý vzduch se přivádí do kompresoru (1) pohonné jednotky plynové turbíny . Pod vysokým tlakem je vzduch z kompresoru přiváděn do spalovací komory (2), kam je také přiváděno hlavní palivo, plyn. Směs se vznítí. Při spalování směsi plynu a vzduchu vzniká energie ve formě proudu horkých plynů. Tento proud se vysokou rychlostí řítí ke kolu turbíny (3) a roztáčí ho. Rotační kinetická energie přes hřídel turbíny pohání kompresor (1) a elektrický generátor (4). Ze svorek generátoru se vyrobená elektřina, obvykle přes transformátor , posílá do elektrické sítě ke spotřebitelům energie.
Se vstupem do široké praxe výkonných polovodičových měničů napětí ( invertorů ) a bezkomutátorových generátorů vysokého výkonu s permanentními magnety se stalo oprávněným vytvářet elektrárny s plynovou turbínou o výkonu desítek kilowattů, označované termínem "mikroturbíny". V takové instalaci není převodovka a otáčky turbíny lze měnit podle potřeby (změny zátěže apod.) Generátor generuje relativně vysokofrekvenční proud (kHz), který se usměrňuje a převádí na třífázový průmyslový kmitočet. proudu invertorem. Jediný pohyblivý díl, který kombinuje kola turbíny a kompresoru a rotor generátoru, může být zavěšen v plynodynamických ložiskách , která eliminují opotřebení. Hlavním faktorem trvanlivosti takové instalace je eroze oběžného kola a opotřebení během spouštění. Mikroturbínové generátory kontejnerového formátu mají servisní interval asi rok nepřetržitého provozu a životnost asi 60 000 hodin (asi 7 let) před generální opravou [1] . Jako přímí konkurenti pístových jednotek s nimi však mikroturbíny prohrávají z hlediska nákladů a elektrické účinnosti (tedy poměru vyrobené elektrické a tepelné energie). Počet startů je přitom omezen na cca 300 ročně, což ztěžuje jejich využití jako záložních zdrojů.
Použití malých elektráren s plynovou turbínou je vhodné pro vzdálené nebo ekonomicky izolované spotřebitele, které se vyznačují dlouhými obdobími nepřetržitého provozu (na rozdíl od pístových jednotek) nebo prostoji (proto je nerentabilní vytvářet výkonná připojení k centralizovaným energetickým sítím), zejména je-li nutné zařízení vytápět nebo jinak paralelně přijímané teplo využívat.
Velké GTPP ve své čisté formě jsou oprávněné ve srovnání s tepelnými stanicemi (parní turbíny) s dostupností levného paliva a nadměrnými náklady na investiční výstavbu (ropné a plynárenské oblasti na severu).
Pro stacionární síťovou výrobu elektrické energie je opodstatněnější použít zařízení s kombinovaným cyklem , která kromě plynového turbínového generátoru obsahuje také parní kotel na odpadní teplo a parní turbínu pro dodatečnou výrobu elektřiny, což umožňuje získat vysokou elektrickou účinnost .
Oblasti použití elektráren s plynovou turbínou jsou velmi rozsáhlé:
a další odvětví hospodářství .
Z elektráren s plynovou turbínou je možné získat velké množství související tepelné energie a její použití znamená návratnost investice v předvídatelném a předvídatelném časovém rámci. Využití odpadního tepla z turbínové elektrárny je v praxi rozhodujícím faktorem opravňujícím její využití ve srovnání s pístovou elektrárnou nebo centralizovaným napájením, s výjimkou specifických podmínek ropného a plynárenského komplexu (dostupné palivo a vysoké nároky pro motorové prostředky ).
Nízké vibrace, hlučnost a toxicita malých elektráren v kombinaci s dostupností plynárenských sítí ospravedlňují jejich použití jako autonomních zdrojů stálé dodávky energie ve městech, pokud jsou náklady na síťovou elektřinu vysoké a organizace připojení k elektrické síti je obtížný.
Motory | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
viz také stroj na věčný pohyb Převodový motor gumový motor |