W elektrowniach turbiny są zamontowane w celu przekształcania energii mechanicznej w energię elektryczną. W wielu elektrowniach wodnych powszechne jest stosowanie turbin odwracalnych, które w uproszczeniu można opisać jako turbinę pełniącą funkcję pompy lub turbiny, napędzającą generator elektryczny w zależności od kierunku obrotów.
Charakterystyka turbiny odwracalnej
Turbina odwracalna ma kilka cech odróżniających ją od turbiny normalnej, które są wymienione poniżej:
- To zwykle składa się z silników-generatorów wraz z idealistyczną pompą odwracalną.
- Turbiny pompowe montowane są w elektrowniach o mocy jednostkowej od 10 do 500 MW.
- prędkość obrotowa turbiny może się różnić w zależności od rodzaju silnika stosowane jako synchroniczne lub asynchroniczne.
- Wydajność sieci można utrzymać poprzez efektywne dostosowywanie wydajności pomp na podstawie ilości dostępnej energii.
Technologia turbiny odwracalnej
Energia wytwarzana w elektrowni musi być magazynowana w elektrowni szczytowo-pompowej , która jest zaawansowaną metodą magazynowania energii. Elektrownie takie składają się z dwóch głównych elementów: turbiny wodnej i pompy, które zazwyczaj mają postać łopatkowych maszyn hydraulicznych.
Energia mechaniczna wody i biegacza jest wzajemnie zamienialna, tzn. interakcja między silnikiem i energią zmienia energię mechaniczną biegacza.
W ciągu dnia zużycie energii jest najwyższe, a w nocy najniższe. W pierwszym przypadku woda przepływa z dolnego zbiornika do zbiornika, gdzie jest wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej, natomiast w drugim przypadku woda pompowana z dolnego zbiornika jest magazynowana do przyszłego wykorzystania.
Zobacz także: Czym jest turbina wodna?
Pompy hydrauliczne rewersyjne
Ze względu na niski koszt wykorzystania pomp jako turbin do wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach wodnych, ich wykorzystanie wzrosło. Maszyny hydrauliczne są stosowane w połączeniu z silnikiem lub systemem pomp odśrodkowych, zwanym rewersyjnymi pompami wodnymi. Dostarczają one moment obrotowy do generatora oraz silnika, inicjując funkcję pompowania , którą można sterować za pomocą przełącznika.
Turbina gazowa odwracalna
Odwracalna turbina gazowa to wyidealizowana turbina pracująca w odwracalnym cyklu termodynamiki. Zasadniczo turbina gazowa wykorzystuje pierwiastki w stanie gazowym do generowania energii mechanicznej, która z kolei jest wykorzystywana do wielu celów, od tak prostych, jak wytwarzanie energii elektrycznej, po wystrzeliwanie silników odrzutowych.
Działanie turbiny gazowej opiera się na cyklu Braytona, znanym również jako cykl Joule’a, który składa się z następujących kroków proceduralnych:
- Spalanie przy stałym ciśnieniu: Następnym krokiem jest przepuszczenie sprężonego powietrza przez komorę pod stałym ciśnieniem.
- Rozwinięcie izentropowe: Wysoka temperatura i ciśnienie powodują rozprężanie się gazów, co skutkuje wytwarzaniem energii mechanicznej.
- Sprężanie izentropowe: W tym procesie powietrze jest sprężane bez zwiększania entropii sprężarki.
- Stałe oddawanie ciepła przy ciśnieniu: Pozostałe gorące powietrze zostaje schłodzone poprzez odprowadzenie ciepła.
Koncepcję odwracalnych turbin gazowych można wykorzystać do analizy i poprawy sprawności turbiny gazowej poprzez ograniczenie nieodwracalnych strat, a ostatecznie poprawę pracy lub wydajności turbiny gazowej.
Polecane : Czym jest turbina Kaplana?
