Газотурбінна електростанція — теплова електростанція, в якій, для приведення в рух електричного генератора, використовується газова турбіна (тепловий двигун безперервної дії, в апараті лопаток якого — енергія стислого і нагрітого газу перетворюється в механічну роботу на валу).
Більш розлого, газова електростанція — це теплова електростанція, яка спалює природний газ для виробництва електроенергії. Електростанції на природному газі виробляють майже чверть світової електроенергії та значну частину загальних викидів парникових газів, отже — змінюють клімат. Однак, вони можуть забезпечувати сезонне диспетчеризоване вироблення електроенергії, щоб збалансувати змінну в часі енергію від відновлюваних джерел там, де гідроелектростанції або з'єднувальні лінії недоступні.
Україна, зокрема, є одним із виробників у світі газотурбінних електростанцій невеликої потужності.
Загальне
Властивостями газових турбогенераторів, які роблять їх використання для виробництва електроенергії цікавим, є їхня висока питома потужність і здатність швидко запускатися. З останньої причини вони застосовуються для покриття короткочасного пікового навантаження. Наявні у світі газотурбінні електростанції мають потужність до 340 МВт на одну установку. За допомогою такої турбіни, розміром приблизно з причіп вантажівки, можна забезпечити електроенергією місто з населенням близько 380 000 мешканців.
Газові електростанції відзначаються відносно низькими інвестиціями. Однак, порівняно з вугільними електростанціями, вони мають вищі експлуатаційні витрати. Це є наслідком дещо нижчого ККД близько 39% і, перш за все, вищих питомих цін на енергію, зазвичай використовуваного природного газу, порівняно з вугіллям. Але вихлопні гази з турбіни все ще мають високу температуру, коли вони виходять з турбіни, отже їх можна застосовувати для нагрівання парового котла в електростанції комбінованого циклу газу та пари, що дозволяє досягти ефективності близько 60%. До того ж, вихлопні гази також можуть бути використані для роботи установок термального опріснення морської води. Це часто застосовується на Близькому Сході, наприклад - у Саудівській Аравії, Об’єднаних Арабських Еміратах або Кувейті. Дуже невеликі установки можна застосовувати на комбінованих теплоелектростанціях (ТЕЦ). Перевагами газотурбінної електростанції є - можливість пуску з нуля та швидке нарощування потужності протягом приблизно семи хвилин. Тож, такі системи переважно використовуються для покриття пікових навантажень в електромережі. Нерідкісні випадки, коли на території електростанції є кілька газових турбін. Одним із прикладів є - газотурбінна електростанція Thyrow (Німеччина), яка спочатку мала вісім газових турбін.
Розрізняють важкі (heavy duty) і легкі конструкції (aero derivatives).
Важка конструкція
Ці турбіни мають потужність від приблизно 50 МВт, до понад 340 МВт і особливо підходять для стаціонарної безперервної роботи на великих електростанціях. Якнайбільше можливий термін служби, є важливою вимогою щодо конструкції для цього типу газових турбін.
Легка конструкція
Такі турбіни з потужністю від 100 кВт до 40 МВт, здебільшого, походять від реактивних двигунів для літаків і, переважно, використовуються на промислових електростанціях. Тут ці турбіни часто є частиною поєднаної теплоенергетичної системи або електростанції комбінованого циклу. Оскільки час їхнього запуску становить лише кілька хвилин, вони також підходять у якості аварійних генераторів електроенергії.
Основні визначення
Газова електростанція — це вид електростанції, котра працює на викопному паливі, та в якій хімічна енергія, що зберігається в природному газі, котрий переважно є метаном, послідовно перетворюється на: теплову енергію, механічну енергію та, нарешті, електричну енергію. Хоча вони не можуть перевищувати межу циклу Карно для перетворення теплової енергії на корисну роботу, надлишок тепла може використовуватися на когенераційних установках для обігріву будівель, виробництва гарячої води або заради нагрівання матеріалів у промислових вимірах.
Види установок
Газова турбіна простого циклу
У газовій турбіні простого циклу, також відомій як газова турбіна відкритого циклу (OCGT), гарячий газ приводить у дію газову турбіну для виробництва електроенергії. Цей тип електростанції є відносно дешевим у виробництві, та вона може бути запущеною дуже швидко, але через її нижчу ефективність вона здебільшого працює лише кілька годин на день як пікова електростанція.
Газова турбіна комбінованого циклу (CCGT)
Основна стаття:
Електростанції CCGT складаються з газових турбін простого циклу, де використовується цикл Брайтона, за якими йдуть парогенератор з рекуперацією тепла та парова турбіна, де застосовується цикл Ранкіна. Найпоширенішою конфігурацією є дві газові турбіни, що підтримують одну парову турбіну. Вони більш ефективні, ніж установки простого циклу, і здатні досягати ефективності до 55% і часу запуску близько півгодини.
Поршневий двигун
Дивіться також: Поршневий двигун
Поршневі двигуни внутрішнього згоряння застосовуються на електростанціях, які, здебільшого, мають потужність менше 20 МВт, тобто набагато меншу, ніж інші типи генераторів електроенергії, котрі працюють на природному газі і, зазвичай, вони використовуються для аварійного живлення або для збалансування непостійних щодо виробництва електроенергії, відновлюваних джерел енергії, як-от вітер і сонце.
Викиди парникових газів
Загалом, газові електростанції викидають близько 450 грамів (1 фунт) CO2 на кіловат-годину виробленої електроенергії. Це приблизно вдвічі менше, ніж на вугільних електростанціях, але набагато більше, ніж на атомних електростанціях і відновлюваних джерелах енергії. На обсяг забруднення від газових електростанцій впродовж життєвого циклу, можуть впливати викиди метану, наприклад — витік газу.
Уловлювання вуглецю
Станом на 2022 рік дуже мало електростанцій мають уловлювання й зберігання вуглецю, або вловлювання та перероблення вуглецю.
Водень
Газові електростанції можна переробити для роботи на водні і, згідно з даними General Electric, більш економічно придатним варіантом, ніж CCS, було б використовувати все більше й більше водню в паливі для газових турбін. Спочатку водень можна отримувати з природного газу за допомогою парової конверсії або шляхом нагрівання для осадження вуглецю, як крок до водневої економіки, отже, зрештою, зменшуючи викиди вуглецю.
Економіка
Нові станції
Іноді нова накопичувальна електростанція разом із сонячною чи вітровою енергією, в довготривалій перспективі є дешевшою, ніж будівництво нової газової установки, оскільки газова електростанція ризикує стати марнотратним активом.
Наявні станції
Станом на 2019 рік кілька газових електростанцій виводилися з використвання, оскільки вони не могли зупинятися та запускатися достатньо швидко. Однак, попри спад вартості перемінних (щодо потужності) відновлюваних джерел енергії, більшість робочих газових електростанцій залишаються прибутковими, особливо в країнах без впровадженої ціни на викиди вуглецю, завдяки легкому диспетчерському керуванню ними та через те, що ціни на сланцевий газ і зріджений природний газ зменшилися з часу їхнього будівництва. Навіть у місцях із низькою ціною на вуглець, як-от ЄС, наявні газові електростанції залишаються економічно життєздатними, частково через збільшення обмежень на вугільну енергетику, стосовно забруднення нею довкілля.
Безпека
Газотурбінні електростанції вважаються відносно надійними. Однак, наприклад 7 лютого 2010 року, на газовій електростанції в Міддлтауні (штат Коннектикут), яка перебувала в дослідному застосуванні, сталася серйозна аварія. Під час очищення лінії, випадково спалахнула газоповітряна суміш. Потужний вибух, що тоді пролунав, можна було почути на відстані понад 20 км.
Примітки
- Reuters | Breaking International News & Views. Reuters (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Шмигаль: Українці повинні бачити перспективу відбудови і розвитку країни після війни. Інтерфакс-Україна (укр.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Simple cycle gas plant - Energy Education. energyeducation.ca (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Power blocks in natural gas-fired combined-cycle plants are getting bigger. www.eia.gov (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Combined cycle gas plant - Energy Education. energyeducation.ca (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Natural gas-fired reciprocating engines are being deployed more to balance renewables. www.eia.gov (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Rosselot, Kirsten S.; Allen, David T.; Ku, Anthony Y. (5 липня 2021). Comparing Greenhouse Gas Impacts from Domestic Coal and Imported Natural Gas Electricity Generation in China. (англ.). Т. 9, № 26. с. 8759—8769. doi:10.1021/acssuschemeng.1c01517. ISSN 2168-0485. Процитовано 27 грудня 2022.
- How sustainable is wind power? – DW – 12/27/2021. dw.com (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- A satellite finds massive methane leaks from gas pipelines. NPR.org (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Chemnick, Jean (9 травня 2022). Why EPA might make new gas plants catch carbon. E&E News (амер.). Процитовано 27 грудня 2022.
- The plan to convert the North to run on hydrogen. Utility Week (амер.). 30 листопада 2018. Процитовано 27 грудня 2022.
- GE: Hydrogen trumps CCS in preserving gas turbines in a carbon-free grid. Utility Dive (амер.). Процитовано 27 грудня 2022.
- gasworld (11 лютого 2019). H-vision: blue hydrogen for a green future. gasworld (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Natural Gas Power Stranded Asset Risk Reaches a Tipping Point. Solar Magazine (en-us) . Процитовано 27 грудня 2022.
- Geuss, Megan (26 червня 2019). A 10-year-old natural gas plant in California gets the coal plant treatment. Ars Technica (en-us) . Процитовано 27 грудня 2022.
- Ram, R. Sree (28 червня 2019). Torrent Power shares make a powerful leap after Gujarat arrangement. mint (англ.). Процитовано 27 грудня 2022.
- Rosselot, Kirsten S.; Allen, David T.; Ku, Anthony Y. (5 липня 2021). Comparing Greenhouse Gas Impacts from Domestic Coal and Imported Natural Gas Electricity Generation in China. ACS Sustainable Chemistry & Engineering (англ.). Т. 9, № 26. с. 8759—8769. doi:10.1021/acssuschemeng.1c01517. ISSN 2168-0485. Процитовано 27 грудня 2022.
- Connecticut (USA): Mindestens zwei Tote nach Kraftwerksunfall – Wikinews, die freie Nachrichtenquelle. de.wikinews.org (нім.). Процитовано 27 грудня 2022.
Див. також
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Gazoturbinna elektrostanciya teplova elektrostanciya v yakij dlya privedennya v ruh elektrichnogo generatora vikoristovuyetsya gazova turbina teplovij dvigun bezperervnoyi diyi v aparati lopatok yakogo energiya stislogo i nagritogo gazu peretvoryuyetsya v mehanichnu robotu na valu Gazoturbinna elektrostanciya Fingrid Oyj u Forssi Finlyandiya Bilsh rozlogo gazova elektrostanciya ce teplova elektrostanciya yaka spalyuye prirodnij gaz dlya virobnictva elektroenergiyi Elektrostanciyi na prirodnomu gazi viroblyayut majzhe chvert svitovoyi elektroenergiyi ta znachnu chastinu zagalnih vikidiv parnikovih gaziv otzhe zminyuyut klimat Odnak voni mozhut zabezpechuvati sezonne dispetcherizovane viroblennya elektroenergiyi shob zbalansuvati zminnu v chasi energiyu vid vidnovlyuvanih dzherel tam de gidroelektrostanciyi abo z yednuvalni liniyi nedostupni Ukrayina zokrema ye odnim iz virobnikiv u sviti gazoturbinnih elektrostancij nevelikoyi potuzhnosti ZagalneVlastivostyami gazovih turbogeneratoriv yaki roblyat yih vikoristannya dlya virobnictva elektroenergiyi cikavim ye yihnya visoka pitoma potuzhnist i zdatnist shvidko zapuskatisya Z ostannoyi prichini voni zastosovuyutsya dlya pokrittya korotkochasnogo pikovogo navantazhennya Nayavni u sviti gazoturbinni elektrostanciyi mayut potuzhnist do 340 MVt na odnu ustanovku Za dopomogoyu takoyi turbini rozmirom priblizno z prichip vantazhivki mozhna zabezpechiti elektroenergiyeyu misto z naselennyam blizko 380 000 meshkanciv Gazovi elektrostanciyi vidznachayutsya vidnosno nizkimi investiciyami Odnak porivnyano z vugilnimi elektrostanciyami voni mayut vishi ekspluatacijni vitrati Ce ye naslidkom desho nizhchogo KKD blizko 39 i persh za vse vishih pitomih cin na energiyu zazvichaj vikoristovuvanogo prirodnogo gazu porivnyano z vugillyam Ale vihlopni gazi z turbini vse she mayut visoku temperaturu koli voni vihodyat z turbini otzhe yih mozhna zastosovuvati dlya nagrivannya parovogo kotla v elektrostanciyi kombinovanogo ciklu gazu ta pari sho dozvolyaye dosyagti efektivnosti blizko 60 Do togo zh vihlopni gazi takozh mozhut buti vikoristani dlya roboti ustanovok termalnogo oprisnennya morskoyi vodi Ce chasto zastosovuyetsya na Blizkomu Shodi napriklad u Saudivskij Araviyi Ob yednanih Arabskih Emiratah abo Kuvejti Duzhe neveliki ustanovki mozhna zastosovuvati na kombinovanih teploelektrostanciyah TEC Perevagami gazoturbinnoyi elektrostanciyi ye mozhlivist pusku z nulya ta shvidke naroshuvannya potuzhnosti protyagom priblizno semi hvilin Tozh taki sistemi perevazhno vikoristovuyutsya dlya pokrittya pikovih navantazhen v elektromerezhi Neridkisni vipadki koli na teritoriyi elektrostanciyi ye kilka gazovih turbin Odnim iz prikladiv ye gazoturbinna elektrostanciya Thyrow Nimechchina yaka spochatku mala visim gazovih turbin Rozriznyayut vazhki heavy duty i legki konstrukciyi aero derivatives Vazhka konstrukciya Ci turbini mayut potuzhnist vid priblizno 50 MVt do ponad 340 MVt i osoblivo pidhodyat dlya stacionarnoyi bezperervnoyi roboti na velikih elektrostanciyah Yaknajbilshe mozhlivij termin sluzhbi ye vazhlivoyu vimogoyu shodo konstrukciyi dlya cogo tipu gazovih turbin Legka konstrukciya Taki turbini z potuzhnistyu vid 100 kVt do 40 MVt zdebilshogo pohodyat vid reaktivnih dviguniv dlya litakiv i perevazhno vikoristovuyutsya na promislovih elektrostanciyah Tut ci turbini chasto ye chastinoyu poyednanoyi teploenergetichnoyi sistemi abo elektrostanciyi kombinovanogo ciklu Oskilki chas yihnogo zapusku stanovit lishe kilka hvilin voni takozh pidhodyat u yakosti avarijnih generatoriv elektroenergiyi Osnovni viznachennyaGazova elektrostanciya ce vid elektrostanciyi kotra pracyuye na vikopnomu palivi ta v yakij himichna energiya sho zberigayetsya v prirodnomu gazi kotrij perevazhno ye metanom poslidovno peretvoryuyetsya na teplovu energiyu mehanichnu energiyu ta nareshti elektrichnu energiyu Hocha voni ne mozhut perevishuvati mezhu ciklu Karno dlya peretvorennya teplovoyi energiyi na korisnu robotu nadlishok tepla mozhe vikoristovuvatisya na kogeneracijnih ustanovkah dlya obigrivu budivel virobnictva garyachoyi vodi abo zaradi nagrivannya materialiv u promislovih vimirah Vidi ustanovokGazova turbina prostogo ciklu U gazovij turbini prostogo ciklu takozh vidomij yak gazova turbina vidkritogo ciklu OCGT garyachij gaz privodit u diyu gazovu turbinu dlya virobnictva elektroenergiyi Cej tip elektrostanciyi ye vidnosno deshevim u virobnictvi ta vona mozhe buti zapushenoyu duzhe shvidko ale cherez yiyi nizhchu efektivnist vona zdebilshogo pracyuye lishe kilka godin na den yak pikova elektrostanciya Gazova turbina kombinovanogo ciklu CCGT Osnovna stattya Elektrostanciyi CCGT skladayutsya z gazovih turbin prostogo ciklu de vikoristovuyetsya cikl Brajtona za yakimi jdut parogenerator z rekuperaciyeyu tepla ta parova turbina de zastosovuyetsya cikl Rankina Najposhirenishoyu konfiguraciyeyu ye dvi gazovi turbini sho pidtrimuyut odnu parovu turbinu Voni bilsh efektivni nizh ustanovki prostogo ciklu i zdatni dosyagati efektivnosti do 55 i chasu zapusku blizko pivgodini Porshnevij dvigun Divitsya takozh Porshnevij dvigun Porshnevi dviguni vnutrishnogo zgoryannya zastosovuyutsya na elektrostanciyah yaki zdebilshogo mayut potuzhnist menshe 20 MVt tobto nabagato menshu nizh inshi tipi generatoriv elektroenergiyi kotri pracyuyut na prirodnomu gazi i zazvichaj voni vikoristovuyutsya dlya avarijnogo zhivlennya abo dlya zbalansuvannya nepostijnih shodo virobnictva elektroenergiyi vidnovlyuvanih dzherel energiyi yak ot viter i sonce Vikidi parnikovih gazivZagalom gazovi elektrostanciyi vikidayut blizko 450 gramiv 1 funt CO2 na kilovat godinu viroblenoyi elektroenergiyi Ce priblizno vdvichi menshe nizh na vugilnih elektrostanciyah ale nabagato bilshe nizh na atomnih elektrostanciyah i vidnovlyuvanih dzherelah energiyi Na obsyag zabrudnennya vid gazovih elektrostancij vprodovzh zhittyevogo ciklu mozhut vplivati vikidi metanu napriklad vitik gazu Ulovlyuvannya vuglecyu Stanom na 2022 rik duzhe malo elektrostancij mayut ulovlyuvannya j zberigannya vuglecyu abo vlovlyuvannya ta pereroblennya vuglecyu Voden Gazovi elektrostanciyi mozhna pererobiti dlya roboti na vodni i zgidno z danimi General Electric bilsh ekonomichno pridatnim variantom nizh CCS bulo b vikoristovuvati vse bilshe j bilshe vodnyu v palivi dlya gazovih turbin Spochatku voden mozhna otrimuvati z prirodnogo gazu za dopomogoyu parovoyi konversiyi abo shlyahom nagrivannya dlya osadzhennya vuglecyu yak krok do vodnevoyi ekonomiki otzhe zreshtoyu zmenshuyuchi vikidi vuglecyu EkonomikaNovi stanciyi Inodi nova nakopichuvalna elektrostanciya razom iz sonyachnoyu chi vitrovoyu energiyeyu v dovgotrivalij perspektivi ye deshevshoyu nizh budivnictvo novoyi gazovoyi ustanovki oskilki gazova elektrostanciya rizikuye stati marnotratnim aktivom Nayavni stanciyi Stanom na 2019 rik kilka gazovih elektrostancij vivodilisya z vikoristvannya oskilki voni ne mogli zupinyatisya ta zapuskatisya dostatno shvidko Odnak popri spad vartosti pereminnih shodo potuzhnosti vidnovlyuvanih dzherel energiyi bilshist robochih gazovih elektrostancij zalishayutsya pributkovimi osoblivo v krayinah bez vprovadzhenoyi cini na vikidi vuglecyu zavdyaki legkomu dispetcherskomu keruvannyu nimi ta cherez te sho cini na slancevij gaz i zridzhenij prirodnij gaz zmenshilisya z chasu yihnogo budivnictva Navit u miscyah iz nizkoyu cinoyu na vuglec yak ot YeS nayavni gazovi elektrostanciyi zalishayutsya ekonomichno zhittyezdatnimi chastkovo cherez zbilshennya obmezhen na vugilnu energetiku stosovno zabrudnennya neyu dovkillya BezpekaGazoturbinni elektrostanciyi vvazhayutsya vidnosno nadijnimi Odnak napriklad 7 lyutogo 2010 roku na gazovij elektrostanciyi v Middltauni shtat Konnektikut yaka perebuvala v doslidnomu zastosuvanni stalasya serjozna avariya Pid chas ochishennya liniyi vipadkovo spalahnula gazopovitryana sumish Potuzhnij vibuh sho todi prolunav mozhna bulo pochuti na vidstani ponad 20 km PrimitkiReuters Breaking International News amp Views Reuters angl Procitovano 27 grudnya 2022 Shmigal Ukrayinci povinni bachiti perspektivu vidbudovi i rozvitku krayini pislya vijni Interfaks Ukrayina ukr Procitovano 27 grudnya 2022 Simple cycle gas plant Energy Education energyeducation ca angl Procitovano 27 grudnya 2022 Power blocks in natural gas fired combined cycle plants are getting bigger www eia gov angl Procitovano 27 grudnya 2022 Combined cycle gas plant Energy Education energyeducation ca angl Procitovano 27 grudnya 2022 Natural gas fired reciprocating engines are being deployed more to balance renewables www eia gov angl Procitovano 27 grudnya 2022 Rosselot Kirsten S Allen David T Ku Anthony Y 5 lipnya 2021 Comparing Greenhouse Gas Impacts from Domestic Coal and Imported Natural Gas Electricity Generation in China ACS Sustainable Chemistry amp Engineering angl T 9 26 s 8759 8769 doi 10 1021 acssuschemeng 1c01517 ISSN 2168 0485 Procitovano 27 grudnya 2022 How sustainable is wind power DW 12 27 2021 dw com angl Procitovano 27 grudnya 2022 A satellite finds massive methane leaks from gas pipelines NPR org angl Procitovano 27 grudnya 2022 Chemnick Jean 9 travnya 2022 Why EPA might make new gas plants catch carbon E amp E News amer Procitovano 27 grudnya 2022 The plan to convert the North to run on hydrogen Utility Week amer 30 listopada 2018 Procitovano 27 grudnya 2022 GE Hydrogen trumps CCS in preserving gas turbines in a carbon free grid Utility Dive amer Procitovano 27 grudnya 2022 gasworld 11 lyutogo 2019 H vision blue hydrogen for a green future gasworld angl Procitovano 27 grudnya 2022 Natural Gas Power Stranded Asset Risk Reaches a Tipping Point Solar Magazine en us Procitovano 27 grudnya 2022 Geuss Megan 26 chervnya 2019 A 10 year old natural gas plant in California gets the coal plant treatment Ars Technica en us Procitovano 27 grudnya 2022 Ram R Sree 28 chervnya 2019 Torrent Power shares make a powerful leap after Gujarat arrangement mint angl Procitovano 27 grudnya 2022 Rosselot Kirsten S Allen David T Ku Anthony Y 5 lipnya 2021 Comparing Greenhouse Gas Impacts from Domestic Coal and Imported Natural Gas Electricity Generation in China ACS Sustainable Chemistry amp Engineering angl T 9 26 s 8759 8769 doi 10 1021 acssuschemeng 1c01517 ISSN 2168 0485 Procitovano 27 grudnya 2022 Connecticut USA Mindestens zwei Tote nach Kraftwerksunfall Wikinews die freie Nachrichtenquelle de wikinews org nim Procitovano 27 grudnya 2022 Div takozhPikovi potrebi Manevrova elektrostanciya Ob yednana energetichna sistema Ukrayini