Mikroturbiny gazowe
Transkrypt
Mikroturbiny gazowe
Budowa i parametry mikroturbin gazowych Autor: Jakub Budzik MIKROTURBINY GAZOWE – pojęcie odnoszące się do stacjonarnych turbozespołów gazowych o niewielkiej mocy, różniących się nieco odmienną konstrukcją i parametrami pracy niż klasyczne turbiny gazowe. Elementy budowy mikroturbin gazowych: - Wymiennik regeneracyjny pomiędzy sprężarką a komorą spalania. Jego zastosowanie pozwala zwiększyć sprawność prawie dwukrotnie; - Jednostopniowa promieniowa sprężarka i turbina; - Szybkoobrotowy generator, wraz z układem falowników służących do dostosowania częstotliwości prądu; Przekrój mikroturbiny gazowej (z katalogu firmy Capstone) Parametry pracy: Parametrem znacząco odróżniającym mikroturbiny od klasycznych turbin gazowych jest niski stopień sprężania. W przypadku mikroturbin zawiera się on w przedziale od 3 do 5. Jest to wielkość optymalna dla warunków pracy układu, co można zaobserwować na wykresie sprawności elektrycznej w funkcji stopnia sprężania. Temperatura czynnika na wlocie do turbiny wynosi ok. 9000 C. Sprawność [-] 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Stopień sprężania [-] Wykres sprawności od stopnia sprężania dla mikroturbiny o mocy 100 kW Sprawności: Sprawność wytwarzania energii elektrycznej na poziomie 30% jest typowa dla obecnie dostępnych urządzeń. Z reguły buduje się jednak układy kogeneracyjne (CHP) lub trigeneracyjne (CCHP), które osiągają całkowitą sprawność na poziomie 80%. Eksploatacja: W konstrukcji tego typu jedynym ruchomym elementem jest wspólny wał, co skutkuje dużą niezawodnością i łatwością utrzymania. Szacowany całkowity czas pracy to około 60 000 godzin, przy czasie pomiędzy przeglądami ok. 6000-8000 godzin. Źródła te są w dużej mierze zautomatyzowane i w czasie normalnej pracy nie wymagają zaawansowanej obsługi. W konstrukcji mikroturbin stosuje się łożyska powietrzne co dodatkowo obniża koszty eksploatacji. Wpływ na środowisko: - Emisja tlenków azotu na poziomie 18 mg/m3, - Stosunkowo niska emisja CO2 - Niska emisja hałasu na poziomie ok. 70 dB Zalety mikroturbin gazowych: - Niewielkie gabaryty; - Wysoka sprawność układów opartych o mikroturbiny; - Niezawodność i łatwość obsługi; - Niska emisja zanieczyszczeń; - Możliwość zasilania różnymi paliwami; - Możliwość pracy w sieci jak i jako autonomiczne źródło; Wady mikroturbin gazowych: - Wysoka cena urządzenia; - Niewielka dostępność; Przykłady zastosowań: - Zasilanie biur, mieszkań; - Zasilanie szpitali i budynków użyteczności publicznej; - Energetyka rozproszona; - Awaryjne źródło zasilania; Kierunki rozwoju technologii mikroturbin: - Optymalizacja konstrukcji wymiennika regeneracyjnego; - Dostosowanie stopnia sprężania; - Zwiększenie temperatury dolotowej do turbiny; Działania te mają na celu zwiększenie sprawności mikroturbin gazowych. Podsumowanie: Mikroturbiny gazowe to stosunkowo nowe urządzenia posiadające szereg zalet takich jak: małe gabaryty, wysoka sprawność, niska szkodliwość dla środowiska i niski poziom hałasu. Cechy te sprawiają, że mogą stanowić one podstawę systemu energetyki rozproszonej jako stabilne i elastyczne źródło lokalne. Ma to znaczenie szczególnie w kontekście rozwoju technologii smart-grid. Mikroturbiny mogą również służyć jako źródło zasilania dla różnego rodzaju budynków, przyczyniając się obniżenia kosztów ich zaopatrzenia w energię i zwiększenia bezpieczeństwa. Dziękuję za uwagę.