Micro gas turbine
En mikrogasturbin - også kalt microturbine - er en spesielt liten gassturbin , spesielt utviklet for bruk i desentralisert energiforsyning i kraftområdet opp til 200 kW elektrisk. Mikrogasturbiner er preget av kompakt design, høy hastighet, lavt forbrenningskammertrykk og temperaturer. De kan drives med et bredt spekter av drivstoff som naturlig og biogass, samt flytende drivstoff.
konstruksjon
Mikrogassturbiner vanligvis er enkelt-aksel maskiner hvor generatoren, radial kompressor og turbin er montert på en aksel. Akselen roterer med opptil 96 000 o / min. Det skal understrekes at denne akselen er luftbærende , og dermed fungerer uten smøremidler og dermed reduserer vedlikeholdsintervaller og -kostnader betydelig. I tillegg krever mikrogasturbinen ikke noe kjølevann , som sammen med mangelen på smøremidler muliggjør en kompakt design.
En viktig forskjell for gasturbinene som brukes i store kraftverk er rekuperatoren , en varmeveksler der den komprimerte forbrenningsluften er forvarmet av de varme eksosgassene fra turbinen. Dette øker den elektriske effektiviteten til mikrogasturbinen.
Forbrenningsluften kommer inn i mikrogasturbinen via generatoren og kjøler den i prosessen. Luften komprimeres deretter til rundt 4 bar (g) i sentrifugalkompressoren. I rekuperatoren er den forvarmet av de varme avgassene. Den brennstoffet tilsettes til den brennkammeret og antent. De varme forbrenningsgassene utvides av kraftturbinen og driver dermed kompressoren og generatoren. Etter at avgassene har gitt opp en del av sin termiske energi i rekuperatoren, lar de mikrogasturbinen stå i retning av eksosvarmeveksleren eller skorsteinen.
Takket være recuperator-teknologien kan man oppnå elektrisk effektivitet på 29% til 33% (basert på Hi ). En rekuperator bruker termisk energi fra turbinens eksosgasser og bruker den til å varme opp kompressorens utløpsluft før den når forbrenningskammeret. Dette reduserer det nødvendige drivstofforbruket, og høyere elektrisk effektivitet kan oppnås.
Funksjonsbeskrivelse
Grunnlaget for utviklingen av mikrogasturbiner var turboladeteknologien og utviklingen fra luftfartsindustrien. Dermed, i likhet med hjelpemotorene til flyet i strøm over en permanent magnet - generator genererer koblet uten interposisjon av en mekanisk overføring.
Generatormagneten er anordnet direkte på drivakselen til turbinen, slik at generatoren drives med samme hastighet som turbinen (f.eks. 96.000 o / min). Den høyfrekvente vekselstrøm som genereres på denne måten med en frekvens på 1600 Hz, blir først utbedret i turbinens kraftelektronikk og deretter omgjort til vekselstrøm med en frekvens på 50 Hz og en spenning på 400 V.
Bruksområder
Anvendelsesområder for mikrogasturbinen på grunn av dens tekniske egenskaper er tilførsel av gjenstander med strøm , varme, kulde og damp. Dette åpner for et bredt spekter av alternativer for både private og industrielle bruksområder. Energibehovsstrukturene til større boligkomplekser, eldrehjem og sykehus, kontor- og administrasjonsbygninger samt svømme- og morsomme bassenger tilbyr mulige bruksområder for mikrogasturbiner.
Mikrogasturbinene egner seg for regulert, desentralisert energiforsyning på grunn av de små kraftaggregatene og de gode driftsegenskapene (nesten konstant effektivitet over et bredt belastningsspekter). Ved å bruke mikroturbinen i kraftvarmekoblingen, kan man oppnå en samlet effektivitet på opptil 85% (basert på Hi ) i standard varmesystemer med temperaturer på 60/80 ° C. Høyere effektivitet er mulig ved å optimalisere varmeveksleren for applikasjonen.
Mikrogasturbiner i kombinert varme og kraft
Kombinert varme og kraft , som er en kombinert produksjon og bruk av elektrisitet og varme, gir en optimal bruk av energi .
Fordeler:
- Termisk bruk av avgassvarmen med lavt trykkfall på eksosiden
- Integrering i moderne varmesystemer
- Optimalisering av den årlige utnyttelsesgraden
- Tilpasning til elektrisitetstariffstrukturen (reduksjon av toppeffekt, unngåelse av drift i lavtider)
- Turbin for fornybar energi
På grunn av sin enkle struktur er turbinen spesielt egnet for bruk med regenerative gasser som kloakkgass, deponigass eller biogass.
Mikrogasturbiner i kombinert varme, kraft og kjøling
Ved å bare koble en absorpsjonskjøler, gir mikorgasturbinen muligheten for å garantere hele bygningens energiforsyning. Det inkluderer strøm, oppvarming og kjøling. En slik installasjon oppnår virkningsgrader på opptil 90% og er spesielt egnet i:
- kommersielt brukte høyhus
- større supermarkeder
- Sykehus
- Banker
- Kommersielle enheter
- Leilighetsbygg
- store hoteller
særegenheter
- Elektronisk utstyr
- Ingen synkroniseringsutstyr kreves
- Øyens brukbarhet
- Lavt eksosutslipp (NOx <30 mg / m³)
- Lave vedlikeholdskostnader
- Lavt støyutslipp (ca. 65 dB (A))
- Lett vekt
- Kompakt design
- Eksosgastemperaturer på rundt 280 ° C
- Kan brukes til kombinert varme og kraft (kald)
- Ulike drivstoff er mulig: naturgass , flytende gass , blussgass, biogass, parafin og fyringsolje
litteratur
- Teknologirapport 2.2b Desentraliserte kraftverk (motorer og turbiner). ( PDF ); Lingstädt, T.; Seliger, H.; Reh, S.; Huber, A. (2018): I: Wuppertal Institute, ISI, IZES (Hrsg.): Technologies for energy transition. Delrapport 2 til Forbundsdepartementet for økonomi og energi (BMWi). Wuppertal, Karlsruhe, Saarbrücken.
- Teknisk og økonomisk sammenligning av en gassmotor med en mikrogasturbin. (PDF); Roman Lugmayr (2010): Bacheloroppgave, FH Øvre Østerrike, Wels
- Kompakt, meget effektiv mikrogasturbin med integrert generator (MTiG) - En komponent for morgendagens elektriske flydrivsystemer (PDF) - Publikasjon for den tyske luftfartskongressen 2015, av DGLR