Napjainkban az egyik növekvő jelentőségű áramtermelési technológia a gázturbinás erőmű. Mivel a nukleáris energia és a szén felhasználását korlátozzák, a napenergia viszont éjjel nem működik, ezért a belátható jövőben a földgáz még velünk marad. Ezen okból gázturbinás erőművek a jövőben is épülni fognak (például a magyar állam is tervezi). Alább az ezen a téren rendelkezésre álló lehetőségeket vesszük át a gépelrendezés szempontjából.
Egytengelyes kombinált ciklusú erőművek
A műszaki szempontból a legegyszerűbb (és talán a legkorszerűbb) kombinált ciklusú erőművek az egytengelyes gépelrendezésűek. Ebben az esetben a gázturbina, a gőzturbina és a villamos generátor egy közös tengelyre csatlakozik. Ennek a megoldásnak az az előnye, hogy mivel egyetlen generátor képes a hálózatra juttatni az erőmű által termelt áramot, ezért kevesebb generátor kell. Ez kisebb beruházási költséget jelent és egy darab, nagyobb teljesítményű generátor hatékonyabb, mint több kisebb teljesítményű.
Jelenleg minden gyártó szállít ilyen erőműveket és ez a legkorszerűbb megoldás. Emiatt hogyha a szükséges teljesítmény megtermelhető egy egytengelyes erőművel, akkor azt preferálják.
Többtengelyes kombinált ciklusú erőművek
Az előbbiek ellenére előfordulhat, hogy a beruházók többtengelyes erőművet választanak a megvalósításra. Ennek több oka is lehet. Például, hogyha akkora teljesítményre van igény, amit egyetlen a piacon kapható egytengelyes sem tud előállítani, akkor mindenképpen többtengelyes lesz az erőmű.
Ennek a legegyszerűbb gépelrendezése a kéttengelyes erőmű. Ebben az esetben gyakorlatilag két darab egytengelyes egységet helyeznek egymás mellé. Ennek az előnyei alapvetően hasonlóak, mint egy egytengelyes erőműnek.
Egy kéttengelyes erőműnek van egy előnye egy ugyan akkora teljesítményű egytengelyes erőművel szemben: rugalmasabb üzemeltetés. Amennyiben kicsi az áramigény, akkor a két egységből az egyiket lekapcsolhatják. Ez azért szempont, mert az egytengelyes erőművek az esetek többségében nem igazán rugalmasak, mivel a gázturbináknak részterhelésen romlik a hatásfoka.
A háromtengelyes erőművek viszont már jelentős mértékben különbözőek az egytengelyesektől. Ebben az esetben két gázturbinát és egy gőzturbinát alkalmaznak az áramtermelésre. Ennek alapvetően az az előnye, hogy ez által két helyett egy gőzturbina kell, ami csökkenti a beruházási költséget. Emellett így a termodinamikai hatásfok is magasabb, mint egy kéttengelyes egység esetében, mivel a nagyobb teljesítményű gőzturbinák hatékonyabbak.
Az előbbi kettőnél ritkább gépelrendezés a négytengelyes erőmű. Ebben az esetben három gázturbinát és egy gőzturbinát alkalmaznak. Ez tovább növeli a termodinamikai hatásfokot és így valósítható meg a legnagyobb teljesítmény.
Regionális trendek
Európában egytengelyes erőműveket valósítanak meg az esetek többségében. Ez alapvetően a korszerűbb megoldás, különösen, hogy az igényelt teljesítmény megvalósítható így. Az egytengelyes gépelrendezéssel kisebb beruházással lehet adott teljesítményt megvalósítani és így kisebb az erőmű helyigénye is.
Az USA esetében viszont jelentősen magasabb a többtengelyes erőművek aránya. Van olyan internetes forrás, ami szerint ez megszokás kérdése: mivel az amerikaiak régebben többtengelyes erőműveket választottak, ezért azt a technikát ismerik.
Az amerikai tendenciához az is hozzátartozik, hogy a többtengelyes gázerőműveknek van egy olyan előnye, amit az USA-ban gyakran kihasználnak: nagyobb szabadságot biztosít a tervezés során. Ezzel szemben az egytengelyes erőműveket a gyártók egységben (csomagban) árulják, ami kisebb mértékben lehet módosítani.
Annak, hogy Európában és Ázsiában az egytengelyes technológiát választják, van egy olyan oka is, hogy ezek a kontinensek sűrűbben lakottak, mint Észak-Amerika. Ennek következtében a kisebb a rendelkezésre álló hely és szigorúbbak a környezetvédelmi, köztük a zajvédelmi követelmények.
50 Hertz és 60 Hertz
Van olyan szakértő, aki szerint az egytengelyes és a többtengelyes típus közötti választás jelentős részben a kiszolgált piacoktól függ. Ennek az az oka, hogy a világ egyes területein az elektromos hálózatok 50 Hertzes frekvencián üzemelnek, míg például Észak-Amerikában 60 Hertzes a villamos hálózat.
Ez kihat az erőművi fejlesztésekre is, és ezért a mérvadóbb gyártók külön erőműtípusokat gyártanak a 60 Hertzes és az 50 Hertzes piacokra. Amennyiben összehasonlítjuk a két különböző hálózati frekvenciára tervezett gázerőműveket, úgy a különbség a következő: a 60 hertzes erőműveknek kicsivel nagyobb a hatásfoka, az 50 hertzeseknek viszont nagyobb a teljesítménye.
Mivel Európában a villamos hálózat 50 hertzes, ezért az európai piacra gyártott gázturbináknak nagyobb a teljesítménye. Ennek következtében Európa esetében egy új gázerőmű esetén nagyobb a valószínűsége annak, hogy egy egytengelyes erőmű is képes kiszolgálni a piacot.
(Olvasónktól)
Források:
https://www.flowserve.com/sites/default/files/literature/marketing/fls-1010-asg-eaq.pdf
https://www.powermag.com/benefits-of-single-shaft-combined-cycle-power-plants/
https://www.turbomachinerymag.com/view/combined-cycle-power-plants-are-two-shafts-better-than-one
https://power.mhi.com/products/gasturbines/lineup/m501j/img/index_im08.png
https://power.mhi.com/products/gasturbines/lineup/m501j/img/index_im09.png
Forrás:kuruc.info
Tovább a cikkre »
