Kaasuvoimala -Gas-fired power plant
2019 maailman sähköntuotanto lähteittäin (kokonaistuotanto oli 27 PWh )
Kaasuvoimala tai kaasuvoimala tai maakaasuvoimala on lämpövoimalaitos, joka polttaa maakaasua sähkön tuottamiseksi . Maakaasuvoimalaitokset tuottavat lähes neljänneksen maailman sähköstä ja merkittävän osan maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä ja siten ilmastonmuutoksesta . Ne voivat kuitenkin tarjota kausiluontoista jakelua tasapainottamaan muuttuvaa uusiutuvaa energiaa siellä, missä vesivoimaa tai yhdysjohtoja ei ole saatavilla.
Peruskäsitteet: lämpö mekaaniseksi energiaksi sähköenergiaksi
Kaasuvoimalaitos on eräänlainen fossiilisia polttoaineita käyttävä voimalaitos , jossa maakaasuun varastoitunut kemiallinen energia, joka on pääasiassa metaania , muunnetaan peräkkäin lämpöenergiaksi , mekaaniseksi energiaksi ja lopuksi sähköenergiaksi . Vaikka ne eivät voi ylittää Carnotin kiertorajaa lämpöenergian muuntamiselle hyödylliseksi työksi, ylimääräistä lämpöä voidaan käyttää yhteistuotantolaitoksissa rakennusten lämmittämiseen, kuuman veden tuottamiseen tai materiaalien lämmittämiseen teollisessa mittakaavassa.
Kasvityypit
Yksinkertainen kaasuturbiini
Yksinkertaisessa kaasuturbiinissa, joka tunnetaan myös nimellä avoimen kierron kaasuturbiini (OCGT), kuuma kaasu käyttää kaasuturbiinia sähkön tuottamiseksi. Tämäntyyppinen laitos on suhteellisen halpa rakentaa ja käynnistyy hyvin nopeasti, mutta alhaisemman hyötysuhteensa vuoksi se on korkeintaan käytössä vain muutaman tunnin päivässä huippuvoimalaitoksena .
Yhdistetty kaasuturbiini (CCGT)
CCGT-voimalaitokset koostuvat yksinkertaisista kaasuturbiineista, jotka käyttävät Brayton-sykliä , joita seuraa lämmöntalteenottohöyrygeneraattori ja höyryturbiini, jotka käyttävät Rankinen sykliä . Yleisin kokoonpano on kaksi kaasuturbiinia, jotka tukevat yhtä höyryturbiinia. Ne ovat tehokkaampia kuin yksinkertaiset kiertolaitokset ja voivat saavuttaa jopa 55 %:n hyötysuhteen ja noin puolen tunnin toimitusajan.
Mäntämoottori
Mäntäpolttomoottorit ovat yleensä alle 20 MW, joten paljon pienempiä kuin muun tyyppiset maakaasukäyttöiset sähkögeneraattorit, ja niitä käytetään tyypillisesti varavoimaan tai tasapainottamaan muuttuvaa uusiutuvaa energiaa, kuten tuuli- ja aurinkoenergiaa.
Kasvihuonekaasupäästöt
Kaasuvoimaloiden hiilidioksidipäästöt ovat noin 442 grammaa ( 0,974 lb) tuotettua sähkön kilowattituntia kohden . Tämä on noin puolet hiilivoimaloiden määrästä, mutta yleensä paljon enemmän kuin ydinvoimaloissa ja uusiutuvassa energiassa . Kaasuvoimaloiden elinkaaren aikaisiin päästöihin voivat vaikuttaa metaanipäästöt , kuten kaasuvuodot .
Hiilen talteenotto
Vuodesta 2019 lähtien vain harvoissa voimalaitoksissa on hiilidioksidin talteenotto ja varastointi tai hiilidioksidin talteenotto ja hyödyntäminen .
Vety
Kaasuvoimaloita voidaan muokata toimimaan vedyllä , ja General Electricin mukaan CCS:tä taloudellisesti kannattavampi vaihtoehto olisi käyttää yhä enemmän vetyä kaasuturbiinin polttoaineessa. Vetyä voidaan aluksi tuottaa maakaasusta höyryreformoinnilla tai kuumentamalla hiilen saostamiseksi askeleena kohti vetytaloutta , mikä lopulta vähentää hiilidioksidipäästöjä.
Taloustiede
Uusia kasveja
Joskus uusi akkuvarastovoimalaitos yhdessä aurinko- tai tuulivoiman kanssa on pitkällä aikavälillä halvempaa kuin uuden kaasulaitoksen rakentaminen, sillä kaasulaitoksesta voi tulla hukkaomaisuus .
Olemassa olevat kasvit
Vuodesta 2019 lähtien muutama kaasuvoimalaitos on jäämässä eläkkeelle, koska ne eivät pysty pysähtymään ja käynnistymään tarpeeksi nopeasti. Huolimatta muuttuvan uusiutuvan energian kustannusten laskusta useimmat nykyiset kaasukäyttöiset voimalaitokset ovat edelleen kannattavia etenkin maissa, joissa ei ole hiilidioksidin hintaa , koska niiden tuotanto on siirrettävissä ja koska liuskekaasun ja nesteytetyn maakaasun hinnat ovat laskeneet niiden rakentamisen jälkeen. Jopa paikoissa, joissa hiilen hinta on korkea, kuten EU:ssa, nykyiset kaasuvoimalaitokset ovat edelleen taloudellisesti kannattavia, mikä johtuu osittain siitä, että hiilivoiman käyttörajoitukset lisääntyvät sen saastumisen vuoksi.
Politiikka
Myös hiilivoimaa korvattaessa päätös uuden voimalan rakentamisesta voi olla kiistanalainen.