Uudet kaasuturbiinikombivoimalaitokset

Abstract

Kaasuturbiinikombivoimalaitokset joissa yhdistetään kaasuturbiini- ja höyryvoimalaitosprosessit, ovat erittäin energiatehokkaita ja vähäpäästöisiä voimalaitoksia. Niiden toiminta perustuu kaasuturbiinin kuumien savukaasujen käyttämiseen lämmönlähteenä höyryvoimalaitosprosessille. Prosessit toisiinsa yhdistää tarkoitukseen suunniteltu erityinen lämmöntalteenottokattila. Kaasuturbiinikombivoimalaitoksissa on saavutettu jo yli 64 % sähköntuotannon hyötysuhteita.

Nykyaikaiset kaasuturbiinikombivoimalaitokset hyödyntävät monia erilaisia teknisiä ratkaisuja korkean hyötysuhteen ja alhaisten päästöjen saavuttamiseen. Myös tuotannon mukauttaminen sähköverkon tilan mukaan on noussut tärkeäksi tehtäväksi kaasuturbiinikombivoimalaitoksille uusiutuvien energiantuotantomuotojen yleistyessä. Hyötysuhdetta on onnistuttu parantamaan mm. nostamalla kaasuturbiinin turbiinin sisääntulon lämpötilaa, sekä jakamalla lämmöntalteenottokattilan höyryntuotanto kolmeen painetasoon. Päästöjä voidaan madaltaa mm. kaasuturbiinin Dry Low-NOx -polttimilla, jotka myös voivat mahdollistaa vedyn tai metanolin polton pelkästään tai sekoitettuna maakaasuun.

Yhdysvaltojen sähköenergiantuotannosta vuonna 2021 suurin osa (32 %) tuotettiin kaasuturbiinikombivoimalaitoksilla, ja vuosittain rakennetaan useita laitoksia lisää. Myös Thaimaahan on juuri valmistunut yhteensä 5,3 GW edestä kaasuturbiinikombivoimalaitoksia, joiden sähköntuotannon hyötysuhde on 64 %. Yhdysvalloissa ja Euroopan Unionissa maakaasuun perustuvan energiantuotannon ja kaasuturbiinikombivoimalaitosten tulevaisuus vaikuttaa olevan uusiutuvien energianlähteiden tuotannon tasapainottamisessa. Niiden asemaa vahvistaa myös mahdollisuudet polttaa maakaasun sijasta kokonaan hiilidioksidineutraaleja polttoaineita.

Combined cycle gas turbine (CCGT) power plants, which combine gas turbine and steam power plant processes, are highly energy-efficient and low-emission power plants. They operate by using the hot exhaust gases from the gas turbine as a heat source for the steam power plant process. The processes are linked by a dedicated heat recovery steam generator. Combined cycle gas turbine power plants have already achieved power generation efficiencies of over 64 %.

Modern gas turbine combined cycle power plants use a wide range of technical solutions to achieve high efficiency and low emissions. Adapting production to the state of the grid has also become an important task for CCGTs as renewable energy production becomes more widespread. Efficiency improvements have been achieved, for example, by increasing the gas turbine’s turbine inlet temperature and by increasing the steam production of the heat recovery steam generator by having three pressure levels. Emissions can be reduced, for example, by using Dry Low-NOx burners in the gas turbine, which can also allow hydrogen or methanol to be burned alone or mixed with natural gas.

In 2021, the majority (32 %) of electricity generation in the US was from combined cycle gas turbine power plants, and more are being built each year. Thailand has also just completed a total of 5,3 GW of combined cycle gas turbine power plants with an electricity generation efficiency of 64 %. In the United States and the European Union, the future of natural gas fired power generation and combined cycle gas turbine power plants seems to lie in balancing renewable energy production. Their role will also be strengthened by the possibility of burning carbon-neutral fuels instead of natural gas.