Micro gasturbine

En mikro gasturbine - også kort kaldet mikroturbine - er en særlig lille gasturbine , udviklet (omkring 1990) elektrisk specielt til brug i decentral strømforsyning i effektområdet op til 200 kW. Mikrogasturbiner er kendetegnet ved deres kompakte design, høje hastighed, lave forbrændingskammer tryk og temperaturer.

Ud over det lave ydelse i området mellem 30 og 500 kW er møllerne kendetegnet ved simpel teknologi. Den lavere turbineindløbstemperatur tillader uafkølede vinger. For at øge effektiviteten anvender mikro gasturbiner recuperatorer, der forvarmer trykluften med varmen fra udstødningsgassen, før den kommer ind i forbrændingskammeret. Dette muliggør effektiviseringer på omkring 30 procent.

De kan drives med en bred vifte af brændstoffer såsom natur- og biogas samt flydende brændstoffer.

konstruktion

Snit gennem en mikro gasturbine

Mikro gasturbiner som regel individuelt aksel maskiner, hvor generatoren, radiale kompressor og turbine er monteret på en aksel. Akslen roterer med op til 96.000 omdr./min. Det skal understreges, at denne aksel er luftbærende , så den fungerer uden smøremidler og reducerer dermed vedligeholdelsesintervaller og omkostninger betydeligt. Derudover kræver mikrogasturbinen ikke noget kølevand , hvilket sammen med mangel på smøremidler muliggør et kompakt design.

En vigtig forskel for gasturbiner, der bruges i store kraftværker, er rekuperatoren , en varmeveksler, hvor den komprimerede forbrændingsluft forvarmes af de varme udstødningsgasser fra møllen. Dette øger den elektriske effektivitet af mikro gasturbinen.

Forbrændingsluften kommer ind i mikro gasturbinen via generatoren og afkøler den i processen. Luften komprimeres derefter til omkring 4 bar (g) i centrifugalkompressoren. I recuperatoren forvarmes den af ​​de varme udstødningsgasser. Den tilsættes brændstof til den forbrændingskammeret og antændes. De varme forbrændingsgasser ekspanderes af effektturbinen og driver dermed kompressoren og generatoren. Efter at udstødningsgasserne har opgivet en del af deres termiske energi i rekuperatoren, forlader de mikro gasturbinen i retning af udstødningsgas varmeveksleren eller skorstenen.

Takket være recuperator -teknologien kan der opnås elektrisk effektivitet på 29% til 33% (baseret på Hi ). En rekuperator bruger den termiske energi fra turbinens udstødningsgasser og bruger den til at opvarme kompressorens udgangsluft, før den når forbrændingskammeret. Dette reducerer det nødvendige brændstofforbrug, og der kan opnås højere elektrisk effektivitet.

Funktionsbeskrivelse

Grundlaget for udviklingen af ​​mikrogasturbiner var turboladerteknologien og udviklingen fra luftfartsindustrien. Således, svarende til hjælpemotorer af luftfartøjet i strøm over en permanent magnet - generator genererer koblet uden indskydning af en mekanisk transmission.

Generatorens permanente magnet er anbragt direkte på møllens drivaksel, så generatoren drives med samme hastighed som møllen (f.eks. 96.000 o / min). Den højfrekvente vekselstrøm, der genereres på denne måde med en frekvens på 1.600 Hz, rettes først i turbinens effektelektronik og omdannes derefter til vekselstrøm med en frekvens på 50 Hz og en spænding på 400 V.

Anvendelsesområder

Anvendelsesområder for mikrogasturbinen på grund af dens tekniske egenskaber er forsyning af objekter med elektricitet , varme, kulde og damp. Dette åbner op for en lang række muligheder for både private og industrielle anvendelsesområder. Energibehovsstrukturer i større boligkomplekser, ældreboliger og hospitaler, kontor- og administrationsbygninger samt svømmebassiner og sjove pools tilbyder mulige anvendelser til mikro gasturbiner.

Mikrogasturbinerne er velegnede til reguleret, decentral energiforsyning takket være deres små kraftenheder og gode driftsegenskaber (næsten konstant effektivitet over en lang række belastninger). Ved at bruge mikroturbinen til kraftvarmeproduktion af varme og effekt kan der opnås en samlet effektivitet på op til 85% (baseret på Hi ) i standardvarmesystemer med temperaturer på 60/80 ° C. Højere effektivitet er mulig ved at optimere varmeveksleren til applikationen.

Mikrogasturbiner i kombineret varme og kraft

Kombineret varme og kraft , der repræsenterer den kombinerede produktion og brug af elektricitet og varme, udnytter energien optimalt .

Fordele:

• Termisk brug af udstødningsgasvarmen med lavt tryktab på udstødningsgassiden
• Integration i moderne varmesystemer
• Optimering af den årlige udnyttelsesgrad
• Tilpasning til eltarifstrukturen (reduktion af spidseffekt, undgåelse af drift i lavtider)
• Turbine til vedvarende energi

På grund af sin enkle struktur er møllen særligt velegnet til brug med regenererende gasser som spildevand, lossepladsgas eller biogas.

Mikrogasturbiner i kombineret varme, kraft og køling

Ved simpelthen at tilslutte en absorptionskøler giver mikrogasturbinen mulighed for at garantere hele bygningens energiforsyning. Det inkluderer el, varme og køling. En sådan installation opnår effektiviteter på op til 90% og er særligt velegnet i:

• kommercielt brugte højhuse
• større supermarkeder
• Hospitaler
• Banker
• Kommercielle enheder
• Lejlighedsbygninger
• store hoteller

særegenheder

• Elektronisk gear
• Intet synkroniseringsudstyr påkrævet
• Ø -operabilitet
• Lav udstødningsemission (NOx <30 mg / m³)
• Lave vedligeholdelsesomkostninger
• Lav støjemission (ca. 65 dB (A))
• Let vægt
• Kompakt design
• Udstødningsgastemperaturer på omkring 280 ° C
• Kan bruges til kombineret varme og kraft (kulde)
• Forskellige brændstoffer mulige: naturgas , flydende gas , fakkelgas, biogas, petroleum og fyringsolie

Fabrikant

Den største producent er det amerikanske selskab Capstone. Andre producenter er Dürr AG , Turbec, Elliot og Ingersoll-Rand .

litteratur

• Teknologirapport 2.2b Decentraliserede kraftværker (motorer og møller). ( PDF ); Lingstädt, T.; Seliger, H. Reh, S. Huber, A. (2018): I: Wuppertal Institute, ISI, IZES (red.): Teknologier til energiovergangen. Delrapport 2 til forbundsministeriet for økonomiske anliggender og energi (BMWi). Wuppertal, Karlsruhe, Saarbrücken.
• Teknisk og økonomisk sammenligning af en gasmotor med en mikro gasturbine. (PDF); Roman Lugmayr (2010): Bacheloropgave, University of Applied Sciences Upper Austria, Wels
• Kompakt, yderst effektiv mikro gasturbine med integreret generator (MTiG) - En komponent til de serielle hybriddrevsystemer i morgendagens elektriske fly (PDF) - Publikation til German Aerospace Congress 2015, af DGLR

Weblinks

• Animation af, hvordan mikro gasturbine E-quad fungerer (youtube)