Gasturbinenkraftwerk
In allen Kraftwerken außer in Solarkraftwerken wird ein Generator verwendet, um elektrische Energie zu erzeugen. Ein Generator ist eine rotierende Maschine, die nur dann Strom erzeugt, wenn sie sich dreht. Daher muss es einen Antrieb geben, der den Generator in Bewegung setzt. Die grundlegende Anordnung aller Kraftwerke besteht darin, den Antrieb so zu drehen, dass der Generator die erforderliche Elektrizität erzeugen kann. Im Gas-Turbinenkraftwerk verwenden wir hochdruckige und hohe Temperaturluft anstelle von hochdruckigem und heißem Dampf, um die Turbine zu treiben.
Das grundlegende Arbeitsprinzip eines Gas-Turbinenkraftwerks ist das gleiche wie das eines Dampfturbinen Kraftwerks. Der einzige Unterschied besteht darin, dass im Dampfturbinenkraftwerk verdichteter Dampf verwendet wird, um die Turbine zu treiben, während im Gas-Turbinenkraftwerk verdichtete Luft verwendet wird, um die Turbine anzutreiben.
Im Gas-Turbinenkraftwerk wird Luft in einem Verdichter komprimiert. Diese komprimierte Luft gelangt dann in eine Brennkammer, wo die Temperatur der komprimierten Luft steigt. Diese Hochtemperatur- und Hochdruckluft wird durch eine Gasturbine geleitet. In der Turbine wird die komprimierte Luft plötzlich expandiert, wodurch sie kinetische Energie gewinnt. Aufgrund dieser kinetischen Energie kann die Luft mechanische Arbeit leisten, um die Turbine zu drehen.
In einem Gas-Turbinenkraftwerk sind die Welle der Turbine, des Generators und des Luftverdichters gemeinsam. Die in der Turbine erzeugte mechanische Energie wird teilweise zur Kompression der Luft genutzt. Gas-Turbinenkraftwerke werden hauptsächlich als Standby-Hilfsenergieversorger in Wasserkraftwerken eingesetzt. Sie erzeugen Hilfsenergie während des Startvorgangs eines Wasserkraftwerks.
Vorteile eines Gas-Turbinenkraftwerks
Konstruktiv gesehen ist ein Gas-Turbinenkraftwerk viel einfacher als ein Dampfturbinenkraftwerk.
Die Größe eines Gas-Turbinenkraftwerks ist kleiner als die eines Dampfturbinenkraftwerks.
Ein Gas-Turbinenkraftwerk verfügt nicht über eine Dampfkessel-ähnliche Komponente, und daher fehlen hier die zugehörigen Anlagen.
Es arbeitet nicht mit Dampf, daher benötigt es keinen Kondensator, und somit ist auch kein Kühlturm erforderlich.
Da Gas-Turbinenkraftwerke konstruktiv und baulich viel einfacher und kleiner sind, sind die Kapital- und Betriebskosten deutlich geringer als bei einem vergleichbaren Dampfturbinenkraftwerk.
Die ständigen Verluste sind in einem Gas-Turbinenkraftwerk im Vergleich zu einem Dampfturbinenkraftwerk geringer, da im Dampfturbinenkraftwerk der Dampfkessel auch dann laufen muss, wenn das System keine Last ins Netz liefert.
Ein Gas-Turbinenkraftwerk kann schneller gestartet werden als ein vergleichbares Dampfturbinenkraftwerk.
Nachteile eines Gas-Turbinenkraftwerks
Die in der Turbine erzeugte mechanische Energie wird auch zum Betrieb des Luftverdichters verwendet. Da ein großer Teil der in der Turbine erzeugten mechanischen Energie für den Betrieb des Luftverdichters verwendet wird, ist die Gesamtwirkungsgrad eines Gas-Turbinenkraftwerks nicht so hoch wie der eines vergleichbaren Dampfturbinenkraftwerks.
Nicht nur das, sondern die Abgase in einem Gas-Turbinenkraftwerk enthalten auch noch signifikante Wärme aus dem Ofen. Dies senkt die Effizienz des Systems weiter.
Um das Kraftwerk zu starten, ist vorherige Vorkompression erforderlich. Bevor die Turbine tatsächlich gestartet wird, muss die Luft vorgekomprimiert werden, was eine Hilfsenergieversorgung für den Start eines Gas-Turbinenkraftwerks erfordert. Sobald das Kraftwerk gestartet ist, ist keine externe Energie mehr notwendig, aber am Startpunkt ist sie unerlässlich.
Die Temperatur im Ofen eines Gas-Turbinenkraftwerks ist sehr hoch. Dies macht die Lebensdauer des Systems kürzer als die eines vergleichbaren Dampfturbinenkraftwerks.
Aufgrund seiner geringeren Effizienz kann ein Gas-Turbinenkraftwerk nicht für die kommerzielle Stromproduktion eingesetzt werden, sondern wird normalerweise verwendet, um Hilfsenergie an andere konventionelle Kraftwerke wie Wasserkraftwerke zu liefern.
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