Verbrandingsturbines (gas) zijn belangrijke onderdelen van geavanceerde systemen die zijn ontworpen voor nieuwe elektriciteitscentrales in de Verenigde Staten. Met gasturbines zullen energiecentrales schone, steeds zuiniger en relatief goedkope energie leveren.
geavanceerde turbinecycli zoals superkritische CO2-gebaseerde (sCO2) vermogenscycli hebben het potentieel aangetoond voor een verhoogde warmte-naar-elektriciteit conversie-efficiëntie, een hoge vermogensdichtheid en een eenvoudige werking in vergelijking met bestaande stoom-gebaseerde vermogenscycli. De sCO2 power cycle maakt gebruik van kleine turbomachines, is brandstof – en/of warmtebron neutraal en efficiënt.
het Amerikaanse DOE zet zijn inspanningen voort om de grenzen van de turbineprestaties te verleggen als reactie op de toenemende energievoorzieningsuitdagingen van het land door zich te concentreren op de onderliggende factoren die van invloed zijn op verbranding, aerodynamica/warmteoverdracht, en materialen voor geavanceerde turbines en turbine gebaseerde energiecycli. Temperatuur blijft de barrière voor het verhogen van de turbine-efficiëntie. Het onderzoek dat door het programma wordt nagestreefd zal turbines toelaten om boven 3100°F, met lage NOx-emissies, verhoogde machtsoutput, en efficiency over 65% te werken. Enkele van de technologieën die deze transformationele sprong in mogelijkheden mogelijk maken omvatten keramische matrix composieten (CMC ‘ s) voor airfoils en verbrandingscomponenten, geavanceerde low-NOx micro-mixer verbrandingssysteem dat efficiënt meerdere brandstoffen kan afvuren bij verschillende belastingen, terwijl de emissies laag, en drukversterking verbranding. Pressure gain combustion is een alternatieve vorm van verbranding die de druk door de combustor verhoogt in vergelijking met standaard verbrandingstechnieken die resulteren in een drukverlies. De integratie van deze technologie in een verbrandingsturbine zou verdere prestatieverhogingen kunnen opleveren.
superkritische CO2-vermogenscycli waarbij gebruik wordt gemaakt van geavanceerde turbomachines kunnen de efficiëntie en prestaties van sommige fossiele energiecycli verbeteren. De turbines voor deze cycli zijn uniek in dat ze een hoge vermogensdichtheid, lagere randsnelheden, hoge bladbelasting en hoge assnelheden, die allemaal zullen factor in de uiteindelijke turbine ontwerpen. De hoge druk, de relatief hoge temperatuur, de onzekerheid van de CO2-toestand in de buurt van het kritieke punt en de hoge vermogensdichtheid creëren ontwerpuitdagingen voor de superkritische CO2-turbomachines.
geavanceerde ultrasuperkritische (AUSC) vermogenscycli bieden efficiëntieverbeteringen en prestatieverbeteringen voor stoomturbines die werken boven 700°C en 220 bar hoofdstoomtemperatuur en-druk. Stoomturbineontwerpen voor deze cycli en hoger zullen turbomachine-uitdagingen hebben met betrekking tot constructiematerialen, asafdichtingen, turbinebladafdichtingen en turbinebesturings – /bypass-kleppen.
Netl betrokkenheid
Het Advanced Turbine program ondersteunt projecten voor de ontwikkeling van nieuwe technologieën die door de industrie kunnen worden ingezet voor nieuwbouw en aangepast aan de bestaande vloot, en het katalyseert een kennisbasis voor de huishoudelijke OEM ‘ s van verbrandings-en stoomturbines.
Het National Energy Technology Laboratory (NETL) ondersteunt geavanceerde verbrandingsturbinetechnologie zoals drukversterking, innovatieve koelontwerpen, geavanceerde materialen en verbrandingssystemen voor het stoken van waterstof of mengsels van waterstof en aardgas. Meer informatie over het Advanced Turbine programma is hier te vinden.