Koventio | Yhdistetty lämpö- ja sähköntuotanto

Yhteistuotanto tunnetaan myös nimellä yhdistetty lämpö- ja sähköntuotanto. Nimensä mukaisesti yhteistuotanto perustuu käsitteeseen, jossa yhdestä polttoaineen lähteestä tuotetaan kaksi erilaista energiamuotoa. Näistä muodoista toisen täytyy olla lämpö- tai termiset energia, ja toinen on sähkö- tai mekaaninen energia.

Yhteistuotanto on paras, luotettavin, puhtain ja tehokkain tapa käyttää polttoainetta. Käytettyä polttoainetta voi olla maakaasu, öljy, diesel, propaan, puu, bassage, hiili jne. Se toimii hyvin yksinkertaisella periaatteella, eli polttoainetta käytetään sähkön tuottamiseen, ja tämä sähkö tuottaa lämpöä, jota käytetään veden keittämiseen höyryksi, tilalämpölämmitykseen ja jopa rakennusten jähdyttämiseen.

Perinteisessä voimalassa polttoainetta palautetaan ketelissä, joka tuottaa korkeapaineista höyryä. Tätä korkeapaineista höyryä käytetään tribuunin ajamiseen, joka on yhdistetty vaihtovaltimoon ja siten ajaa vaihtovaltimoa sähkön tuottamiseksi.

Tuotettu höyry lähetetään kondensaattoriin, jossa se jäähtyy ja muuttuu veteen, joka palautetaan takaisin ketelle lisää sähköenergian tuotantoon. Perinteisen voimalan tehokkuus on vain 35 %. Yhteistuotannossa turbiinista tulevaa matalapaineista höyryä ei kondensoida veteen, vaan sitä käytetään rakennusten ja teollisuuden lämmitykseen tai jähdyttämiseen, koska tämä matalapaineinen höyry turbiinista sisältää paljon termistä energiaa.

Yhteistuotannon tehokkuus on noin 80–90 %. Intiassa yhteistuotannon potentiaali on yli 20 000 MW. Ensimmäinen kaupallinen yhteistuotantolaitos rakennettiin ja suunniteltiin Thomas Edisoneilla New Yorkissa vuonna 1882.

Kuten yllä oleva kaavio osoittaa, perinteisessä voimalassa, kun annamme polttoainetta syötteenä, saamme sähköenergian ja häviöt tuloksena, mutta yhteistuotannossa polttoainetta syötteenä, tuloksena on sähköenergia, lämpö- tai termiset energia sekä häviöt.

Perinteisessä voimalassa 100 % syöttökertymällä vain 45 % energiaa käytetään, ja loput 55 % hukataan, mutta yhteistuotannossa käytetty energia on 80 % ja hukattu energia vain 20 %. Tämä tarkoittaa, että yhteistuotannolla polttoaineen käyttö on tehokkaampaa ja optimoitua, ja siksi taloudellisempaa.

Yhteistuotannon tarve

• Yhteistuotanto parantaa laitoksen tehokkuutta.

• Yhteistuotanto vähentää ilmakehässä olevien pölyhiukkasten, typin oksidien, rikkioksidin, kvicksilverin ja hiilidioksidin päästöjä, jotka muuten johtaisivat kasvihuonevaikutukseen.

• Se vähentää tuotantokustannuksia ja parantaa tuottavuutta.

• Yhteistuotantojärjestelmä auttaa veden kulutuksen ja veden kustannusten säästössä.

• Yhteistuotantojärjestelmä on taloudellisempi verrattuna perinteisiin voimaloihin.

Yhteistuotantovoimaloiden tyypit

Typillisessä yhdistetyn lämpö- ja sähköntuotannon järjestelmässä on höyry- tai kaasuturbiini, joka ottaa höyryn ja ajaa vaihtovaltimon. Yhteistuotantolaitoksessa on myös jätelämpövaihdin, joka kerää ylijäämälämmön tai ulosjuoksevan kaasun sähkögeneraattorista tuottamaan höyryä tai kuumaa vettä.
Tässä on pääasiassa kaksi yhteistuotantovoimalan tyyppiä, nimittäin-

• Topping cycle -voimala

• Bottoming cycle -voimala

Topping Cycle -voimala

Tässä yhdistetyn lämpö- ja sähköntuotannon tyypissä sähkö tuotetaan ensin, ja sitten jätte- tai ulosjuokseva höyry käytetään veden lämmittämiseen tai rakennusten lämmitykseen. Tässä on pääasiassa neljä topping cycle -tyyppiä.

1. Combined-cycle topping CHP -laitos- Tässä tyypissä polttoainetta poltetaan ensin höyryketelissä. Ketelissä tuotettu höyry käytetään turbiinin ajamiseen ja synkronisen generoinnin tuottamiseen, joka tuottaa sähköenergiaa. Turbiinista tuleva ulosjuokseva höyry voidaan käyttää käytettävän lämpöenergian tuottamiseen, tai se voidaan lähettää lämpöenergian kierrätyshenkilöstölle höyryn tuottamiseen, jota voidaan käyttää toissijaisen höyryturbiinin ajamiseen.

2. Höyryturbiinin topping CHP -laitos- Tässä polttoainetta poltetaan höyryn tuottamiseksi, joka tuottaa sähköä. Ulosjuokseva höyry käytetään sitten alipaineiseksi prosessihöyryksi veden lämmittämiseen eri tarkoituksiin.

3. Vesi turbiinin topping CHP -laitos- Tässä tyypissä CHP-laitoksessa jäähtymisvesijakeluohjelmisto ajetaan lämpöenergian kierrätyshenkilöstön läpi höyryn tai kuumaveden tuottamiseksi tilalämmitystä varten.

4. Kaasuturbiinin topping CHP -laitos- Tässä topping-laitoksessa maakaasulla toimiva turbiini ajaa synkronisen generoinnin sähkön tuottamiseksi. Ulosjuokseva kaasu lähettetään lämpöenergian kierrätyshenkilöstölle, jossa sitä käytetään veden muuntamiseen höyryksi, tai käytettävän lämpöenergian tuottamiseen lämmitystarpeisiin.

Bottoming Cycle -voimala

Kuten nimensä viittaa, bottoming cycle on täsmälleen päinvastainen topping cyclen kanssa. Tässä CHP-laitoksessa tuotannosta jäävä ylijäämälämpö käytetään höyryn tuottamiseen, ja tämä höyry käytetään sähköenergian tuottamiseen. Tässä tyypissä ei tarvita ylimääräistä polttoainetta sähkön tuottamiseen, koska polttoainetta on jo poltettu tuotantoprosessissa.

Yhteistuotantolaitoksen konfiguraatio

• Kaasuturbiinin yhdistetty lämpö- ja sähköntuotantolaitos, joka käyttää kaasuturbiineista tulevaa ylijäämälämpöä.

• Höyryturbiinin yhdistetty lämpö- ja sähköntuotantolaitos, joka käyttää lämpöjärjestelmää jet steam condenser höyryturbiinin kannalta.

• Molten-carbonate polttoaineliitokset tuottavat kuuman ulosjuoksevan aineen, joka on hyvin sopiva lämmitykseen.

• Yhdistetty kiertova voimala, joka on sopeutettu yhdistettyyn lämpö- ja sähköntuotantoon.

Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos loukkaus ilmenee, ole yhteydessä poistaaksesi.