Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

6. Korszerű erőművi technológiák. 2 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz. 2011. p. 5-11. A megújulókból termelt villany vegyi tárolásának egyik.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "6. Korszerű erőművi technológiák. 2 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz. 2011. p. 5-11. A megújulókból termelt villany vegyi tárolásának egyik."— Előadás másolata:

1 6. Korszerű erőművi technológiák

2 2 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz p A megújulókból termelt villany vegyi tárolásának egyik módja hidrogén termelése elektrolízissel. A termelt H 2 aztán bekeverhető a földgázba. A bekeverésnek vannak korlátjai. A földgázhoz kevert hidrogén jelentősen megváltoztatja a gáz jellemzőit. Ezt mutatja az ábra. A hidrogén koncentrációjának a növekedése csökkenti az égéshőt és a Wobbe-számot, mivel a földgázhoz képest a hidrogén sűrűsége sokkal kisebb. A német G260-as előírás szerinti határérték a fajlagos sűrűségre (d=0,55) bemutatja, hogy a külön-féle eredetű földgázhoz mennyi hidrogén keverhető. Kedvező esetben 20% is elérhető. A gázturbinákban használt gázhoz keverhető hidrogén 3-4% lehet, de laboratóriumban 9%-ot elértek már. A hidrogén bekeverése a földgázba d=0,75 d=0,55 holland földgáz L hidrogénnel Északi-tengeri földgáz H hidrogénnel orosz földgáz H hidrogénnel d – a relatív sűrűségi határ L gáz H gáz 5% H 2 10% H 2 15% H 2 20% H 2 30% H 2

3 3 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz p A megújuló forrásokból eredő villamos energia egyenirányítva elektrolízissel vízbontáshoz használható (ma mintegy 70% hatásfokkal). A termelt oxigén leválasztható, de a hidrogén tovább kezelhető. Tisztítás és szárítás után egyrészt bekever-hető a földgáz vezetékébe, másrészt szén-dioxiddal metán állítható elő vele. Az exotherm reakcióból hő adódik, amely hasznosítható. A CO metánosí-tása hagyományos megoldás a szénelgázosításnál, és itt 250°C felett már 75-85% hatásfokot elértek. A CO 2 metánosításával hasonló hatásfokot várnak a kísérleti berendezésekben. A fő feladat a hő elvezetése, a leg-jobb hőmérséklet, katalizátor megtalálása. villamos energia megújuló forrásokból H 2 földgázvezeték CH 4 hidrogén (H 2 )oxigén (O 2 ) elektrolízis egyenirányítótrafó tápvíz-tároló elektrolitszűrő hőtároló hűtés gáztisztító, gázszárító gázsűrítő, gáztároló metánosító gáztisztító GDRM* szén-dioxid CO 2 GDRM* kondicionálás opció: közvetlen betáplálás *GDRM = gáznyomás-szabályozó és mérő (Gasdruckregel- und Messanlage)

4 4 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 4. sz p. 8. elektrolízis, H 2 -tároló CO 2 -tároló metánosítás Villamos hálózatFöldgázhálózat szél nap CO 2 gáztároló villamosenergia-termelés villamosenergia-tárolás SOLARFUEL H2H2 CH 4 H2H2 CO 2 kapcsolt termelés Az új technológia vizet és szén-dioxidot a szél- vagy naperőműből származó villamos energiával közvetlenül szintetikus földgázzá alakítja. Első lépésben a vizet elektrolízis segítségével hidrogénre és oxigénre bontják. A második lépésben a hidrogént és a széndioxidot metánná egyesítik. Az energiasűrűség háromszorosára növekedik.

5 5 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 9. sz p G Duna Mért hatásfok:η = 60,75% Mért teljesítmény:P n = 578 MW Irsching 4 SCC5-8000H P=609 MW 600°C 180 bar 6-8 órás állásidő után 30 min alatt teljes terhelésre; a minimum 100 MW-ról 570 MW-ra 35 MW/min-mal. Az E.ON erőművén kívül a Siemens SGT5-8000H gázturbinájára további hét megrendelés érkezett.

6 6 Irschig 4 Erőmű, 2009-ben csak a gázturbina (200 indulás, 3000 üzemóra alatti vizsgálatokkal); Utána 2011-ben az egész CCGT, egy tengelyen, E.ON Kratwerke NOx < 25 ppm, CO < 10 ppm, napi indulások, 50%-ra való leterhelések, GT 15 MW/min, (gy. 35 MW/min). ~1500°C 625°C 820 kg/s 19,2 bar G η G =99% nettó LP tengely- kapcsoló IP HP 170 bar, 600°C 35 bar, 600°C 5 bar, 300°C 80°C 210°C földgáz tápszivattyú csapadékvíz- szivattyú csapadékvíz- tisztítás háromnyomású hőhasznosító kazán Forrás: Modern Power Systems, 29. k. 9. sz , p Siemens Siemens Gázturbina SGT5-8000H: 340  375 MW η=39%  η=40%; ……………………………. CCGT SCC5-8000H-1S: 530  570 MW η>60%  η>60%;

7 7 Forrás: VGB PowerTech,, 90. k. 9. sz szeptember p. 96 idő, min Irsching 5 erőműblokk (SCC5-4000F MS) 860 MW indítási idő ~ 30 min 762 MW 827 MW gázturbinák fordulatszáma gőzturbina fordulatszáma gázturbinák teljesítménye gőzturbina teljesítménye fordulatszám, min -1

8 8 Forrás: National Geographic (Magyarország) szeptember 11, p kémény, 120 m trafók Európában 432 ilyen erőmű működött 2008-ban; nálunk ez az egyetlen. Az egész országban évente kb. 4,5 M t települési hulladék keletkezik, melynek kb. 15%-át anyagként hasznosítják, mintegy 75%-át lerakják. 1.hulladékadagoló tölcsér 2.hulladékadagoló asztal 3.primerlevegő-ventilátor 4.levegőelosztó kamrák 5.salakkitoló berendezés 6.hengerrostélyok 7.salakkezelő csarnok 8. salakbunker 9. vaskiválasztó 10. karbamid-befecskendezés 11. leválasztó ciklon 12. mésztej-porlasztás 13. hidraulikus egység 14. abszorber 15. aktív koksz befúvása 16. zsákos szűrő 17. szívóventillátor 18. cementsiló 19. karbamid-siló 20. pernye- és maradékanyag-siló 21. elszállító jármű hulladékégetés füstgáztisztítás 22. gőzturbina 23. generátor 24. fűtési hőcserélő 25. villamos távvezeték 26. távfűtés 27. elgőzölögtető felületek 28. kazándob 29- túlhevítő felületek 30. tápvíz-előmelegítő felületek energetika Budapesten 2010-ben tonna települési szilárd hulladék keletkezett. Ennek közel 60%-a energia termelésé-re hasznosult a Fővárosi Hulladék-hasznosító Műben. 24 MW 20 MW Villany ki 130 GWh Hő ki 530 TJ Hulladék be 3150 TJ 2010-ben:

9 9 Szénelgázosítós összetett körfolyamatú erőmű Forrás: Modern Power Systems,, 30. k. 9. sz szeptember, p ELCOGAS, Puertollano (Spanyolország) 335 MW-os erőművének tapasztalatai Hőséma GWh kén (99,8%) N2N2 O2O2 maradék N 2 sűrített levegő szén mészkő petrol- koksz salakpernye O2O2 víz levegő nyers gáz tiszta gáz G G gázturbina gőzturbina kondenzátor hűtőtorony forró gáz friss gőz NNy gőz közép- nyomású gőz 200 MW 135 MW levegő szétválasztás hőt hasznosító kazán szén- előkészítő kazán gázosító szűrő mosó kén- leválasztó kén- vissza- nyerő Villamosenergia-termelés szénnel, földgázzal Teljesítőképességek, MW ISO Helyszínen Gázturbina 200,0 182,3 Gőzturbina 135,0 135,4 Bruttó összes 335,0 317,7 Nettó összes 300,0 282,7 Bruttó hatásfok 47,1% Nettó hatásfok 42,2% Szerződéskötés1992 Gázturbina szinkron Üzem földgázzal Levegőbontó üzembe Áttérés gázról szénre szén 13,10 MJ/kg petrolkoksz 31,99 MJ/kg keverék 22,55 MJ/kg Tüzelőanyag: szén földgáz

10 10 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 10. sz p Tömbfűtő-erőmű (30 kW el, 40 kW hő ) Hőtároló (2 m 3 ) Kompressziós hűtőgép (15 kW hő ) Kompressziós légsűrítő (4 kW el ) Abszorpciós hűtőgép (15kW hő ) Hidegtároló (2 m 3 ) Levegőtároló (0,2 m 3 ) villany sűrített levegő hideg meleg tüzelőanyag (növényi olaj) t t t t

11 11 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz p GGG A gázturbinás rendszereknél levegőtárolás a szokásos, pedig vízzel is lehet. A B C Egytengelyes gázturbina a beszívott levegő hűtésével, belső hővisszanyeréssel (a sűrített levegő előmelegí- tésével) és hasznos hő kiadása kapcsolt energia-termelést lehetővé téve hőt hasznosító kazánnal Egytengelyes gázturbina a hőz hasznosító kazánnal gőzt termelve (Cheng-ciklus) és gőz befúvása a sűrített levegőbe (*) STIG-kőrfolyamat (Steam Injected Gas Turbie) Egytengelyes gázturbina a belső hővisszanyeréssel, víz előmelegítése, és a sűrített levegő telitett állapotba hozása HAT-kőrfolyamat (Humid Air Turbine) környező levegő tüzelőanyag víz gőz* * alternatíva (opció) sűrítő turbina generátor égő-kamra hő kiadása füstgáz

12 12 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz p G M generátor környező levegő tüzelőanyag égő-kamra sűrítő turbina hő kiadása * alternatíva (opció) füstgáz tároló tartály villamos fűtés** kishőmérsékletű energiaforrás** nagy-hőmérsékletű energiaforrás** víz szivattyú ** optimális megoldással víz* gőz* szelep berendezések forró víz vagy/és gőz termelésére, víz tárolására különféle állapotban gázturbinás berendezés forró víz befecs- kendezésére vagy gőz befúvatására, különféle hőcserélőkkel kishőmérsékletű tároló, előmelegítő fokozattal nagyhőmérsékletű tároló, felmelegítő fokozattal A gázturbinás rendszereknél víz (gőz) tárolásával

13 13 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz p termikusmechanikusvegyivillamos szenzibilis hőtároló gőzös hőtároló latens hőtároló szorpciós hőtároló szivattyús tároló lendkerekes tároló diabatikus levegőtároló adiabatikus levegőtároló akkumulátor Redox-Flow hidrogén kondenzátor szupravezető mágnes Felhasználási cél: Fejlesztési állapot: K – nagy kapacitás L – nagy teljesítmény kutatás és fejlesztés demonstráció piacon K K K K K K K K L/K L L L L

14 14 tárolásvisszanyerésátalakítás medencevízturbinaszivattyú tároló tóvízturbina kavernagázturbinasűrítő kavernagázturbinasűrítő hőtároló kavernaCCGT**elektrolízis tartály staci. TC*** elektrolízis mobil TC akkumulátor kisütés töltés villany természetes hozzáfolyás villany rátüzelés villany villamos motor villany villamos motor szivattyús hozzáfolyós diabatikus* adiabatikus központi H 2 decentral. H 2 járműves hajtás * diabatikus= külső hőbevezetéses; ** CCGT= összetett körfolyamattal; *** TC = tüzelőanyag-cella Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 61. k. 6. sz p

15 Forrás: Modern Power Systems,, 30. k. 3. sz március, p. 10. hőtárolók turbina sűrítő szűrő tároló Németországban az RWE és a GE közösen épít egy új levegőtárolós megoldást ADELE néven – adiabatikus sűrítéssel levegő tárolása a villamos energia tárolása céljából. A megvaló-síthatósági tanulmány (2007) alapján a szerződést 2010 januárjában megkötöt-ték, és a bemutatóra szánt létesítmény 2013-ra készül el (1 GWh tárolási és 200 MW-os kisütési teljesítménnyel). C M E G termikus energia- tároló levegőtároló (kaverna) levegő be töltéskisütés sűrítés expanzió

16 16 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz p Fajlagos kapacitás kWh/t Teljesít- mény, MW Tárolási hatásfok Tárolási idő Beruházás €/kWh Megjegyzés Szivattyús % nap, hónap 50 Jó hatásfok, nagy kapacitás, korlátozott lehetőségek, nagy helyigény Levegős 2 kWh/m %nap Diabatikusnál fosszilis igény van, adiabatikusnál hőtárolás szükségessége Ólom akku.40 ütemez- hető 85% nap, hónap 200 Kis ciklikus állékonyság és kis fajlagos kapacitás, alacsony költségek Lítium-ion akku.130 ütemez- hető 90% nap, hónap 1000 Nagy fajlagos teljesítmény, drága megoldás, fejlődő NaS akku.110 ütemez- hető 85%nap300 Nagy nyugalmi veszteség, veszélyességi potenciál Redox-Flow250, % nap, hónap 500 Nagy tárolási kapacitás, problémás a környezettel Szenzibilis , %nap, év0,1 Piacérett, olcsó megoldás, kis fajl. tárolókapacitás Latens , %óra, hét10-50 Drágábbak, mint az előző, de nagyobb fajlagos tároló képességűek Termokémiai , %óra, nap Hidrogén , %nap, év 1000 €/kW Igen nagy tárolókapacitás, kis tárolási hatásfok, drága Mechanikus Elektrokémiai Termikus Vegyi

17 Fajlagos beruházás €/kW Fajlagos beruházás €/kWh Segéd- költségek €/kW Hatásfok % Élettartam év Fajlagos CO2-em. g/kWh Szivattyús tárolós Levegőtárolós 2) , ,7 NaS akkumulátor Vanádium Redox Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 9. sz p. 74. Fajlagos beruházás €/kW Fajlagos beruházás €/kWh Segéd- költségek €/kW Hatásfok % Élettartam év Fajlagos CO2-em. g/kWh Szivattyús tárolós Levegőtárolós 1) NaS akkumulátor Vanádium Redox Megjegyzés: 1) diabatikus (külső tüzelőanyaggal) 2) adiabatikus (külső hőforrás nélkül) 2007-ben 2030-ban

18 18 barnaszén atom földgáz Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 62. k. 11. sz p. 51 feketeszén 100% 75% 50% 25% 0% min 100% 75% 50% 25% 0% min 100% 75% 50% 25% 0% min 100% 75% 50% 25% 0% min Niederaußem H, 600 MW, 1974 Száraz barnaszénre (fejlesztés alatt) Westfalen D&E, 2x800 MW, 2011 Westfalen C, 300 MW, 1969 Emsland, 1400 MW, 1988 Gersteinwerk F, 420 MW, 1970 Lingen, CCGT, 875 MW, 2009

19 19 Forrás: Strauss, Karl: Kraftwerkstechnik zur Nutzung fossiler, nuklearer und regenerativer Energiequellen, p barnaszén (~3%/min) feketeszén (~4%/min) Összehasonlításként: OCGT 20%/min (20-100%) CCGT 6%/min (33-100%)

20 20 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 11. sz p A szén- és földgázerőmű terhelésváltoztatási sebessége teljesítmény, MW idő, min 70 MW/min 30 MW/min 20 MW/min 35 MW/min új feketeszén-erőmű, 1000 MW meglévő feketeszén-erőmű, 1000 MW meglévő barnaszén-erőmű, 1000 MW új földgázerőmű, CCGT, 600 MW

21 21 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 11. sz p A szén- és földgázerőmű összekapcsolása (repowering) hatásfok, % hatásfok növelése teljesítmény növelése terhelés, % feketeszén-tüzelésű blokk +1 gázturbina +2 gázturbina (Ilyen megoldást használtak a Mátrai Erőműben is.)

22 22 Forrás: Modern Power Systems,, 30. k. 2. sz február, p. 23. G CES égő oxigén gáz vagy folyékony tüzelő villamos energia CO 2 hűtő víztisztítóba távhő visszavezetett meleg víz Jacobs G CES égő oxigén gáz vagy folyékony tüzelő villamos energia CO 2 víztisztítóba visszavezetett meleg víz Jacobs pótvíz túlhevített gőz a levegőbontó turbinájához 12 MW 3 MW gőz- turbina

23 23 Forrás: Modern Power Systems,, 30. k. 2. sz február, p. 23. Wärtsilä gázmotor (pl. 9 MW) G °C 95°C S T pl kW A villamos teljesítőképesség 11%-kal nő; A hatásfok 45%-ról 55%-ra növekedik.

24 Forrás: BWK – Brennstoff-Wärme-Kraft, 59. k. 3. sz p. 59. Fatüzelés Organikus Rankine-Ciklussal (ORC) tűztér kazán eco G biomassza levegő távfűtés szilikon-olaj elgőzö- lögtető kondenzátor regenerátor hőcserélő eco generátor turbina hőteljesítmény 4,6 MW erdei faapríték tüzelése kb m 3 /év 650 kW, ~ 4 GWh/év hőkiadás 3,3 MW fűtésre 100 TJ/év η =16,7+71,7=87,4%

25 Forrás: VGB PowerTech, 84. k. 6. sz p. 46. G levegő földgáz távhő 4,6 bar 20°C 514°C 565°C 811°C 261°C 65°C 202°C 28 kW 58 kW 11 Nm 3 /h (H u =10 kWh/Nm 3 ) Villamos hatásfok 25% Évi összhatásfok 79%

26 26 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 61. k. 9. sz p °C erőmű referencia- erőmű Mainz- Wiesbaden Irsching 4 Puertollano A nettó villamos hatásfok várható növekedése Gőz-körfolyamatú szénerőművek CCGT típusú gázerőművek Szénelgázosítós gázerőművek

27 27 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 61. k. 10. sz p. 25. M sűrítő sótároló 800°C nagynyomású levegő csöves tárolója 50 MW levegő 115 kg/s, 350°C 330°C 72 kg/s, 300°C G gőzturbina G gázturbina Opció: földgáz Opció: 1140°C 780°C 538°C 100 bar, 500°C 0,05 bar 60°C Szélpark, csöves nyomottlevegő-tároló, villamos fűtésű sótároló, összetett gáz- és gőzkörfolyamat Tárolási hatásfok: 55%

28 28 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 61. k. 10. sz p. 26. sótároló 600°C 50 MW gőzturbina G 100 bar, 550°C 0,05 bar Szélpark, villamos fűtésű sótároló, gőzkörfolyamat A sótárolóval mind az érezhető, mind a rejtett hőt fel lehet venni. A só a szilárd és a folyékony halmazállapot között változik, ezért a tárolót PCM 1) -tárolónak nevezik. Ilyen sókeveréket használnak a spanyol Andasol-1 parabolacsatornás naperőmű-nél. Nátrium- és kálium-klorid keveréke 600°C-hoz megfelelő, mert a sónak csak 50%-a kristályosodik. 1) PCM = Phase Change Material 17,5 MW Tárolási hatásfok: 35%


Letölteni ppt "6. Korszerű erőművi technológiák. 2 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 7/8. sz. 2011. p. 5-11. A megújulókból termelt villany vegyi tárolásának egyik."

Hasonló előadás


Google Hirdetések