Plynové turbíny: efektivita, flexibilita a emise

Čtu si něco o plynových turbínách a Rob West pěkně ukazuje, jak je plyn důležitý v energetické transformaci. Klíčové je, že plynové energetické cykly jsou zcela odlišné od parních cyklů. Jsou flexibilní, efektivní, nízké emise, dají se kombinovat s vodíkem...

Jak plynová turbína funguje? Nejprve se do kompresoru nasaje vzduch. Kompresní poměr se obvykle pohybuje kolem 20x. Stlačený vzduch se pak ohřívá spalováním paliva. Výsledkem je velmi horký plyn o vysokém tlaku. Ten může být použit k pohonu turbíny, protože se rozpíná.

Přitom vznikají spaliny o teplotě 600 ºC. Pokud se vypustí do vzduchu, tak máme typickou plynovou turbínu s jednoduchým cyklem. Ta dosahuje účinnosti 38% při přeměně zemního plynu na elektřinu.

Nicméně ve spalinách o teplotě 600 °C je stále mnoho energie, kterou lze využít k odpaření vody, výrobě vysokotlaké páry a následnému pohonu zcela samostatné turbíny = kombinovaný cyklus. Ten přidává dalších 20% účinnosti, takže celková účinnost je 58%.

Typická plynová turbína o výkonu 200 MW může zabírat plochu 60 m2 a vážit 300 tun <= cca 0,3 m2 a 2 tuny na MW. A může stát 200 USD/kWe. Celkové investiční náklady ve výši 850 USD/kW.

Emise z elektráren na zemní plyn jsou obecně nízké. Intenzita CO2 je 0,3 kg/kWh u plynové turbíny s kombinovaným cyklem. Až o 70 % nižší než u uhelných elektráren. Emise NOx jsou obvykle nižší než 25 ppm, ale u nejlepších modelů mohou být až 2 ppm.

Nové turbíny mohou být také připraveny na použití vodíku = byly kvalifikovány pro míchání 25-75 % vodíku.

Plynové elektrárny jsou flexibilní (doplněk méně stabilních OZE). Typická elektrárna může zvýšit nebo snížit výkon o 15% svého jmenovitého výkonu za minutu, snížit zatížení na 25-50% a nastartovat ze studeného stavu za 20 minut.

Společnosti v této oblasti: Siemens Energy, GE, Mitsubishi-Hitachi a Ansaldo.