A kombinált ciklus (CC), amely a CCPP-ben (angol kombinált ciklusú erőmű ) vagy a CCGT-ben ( kombinált gázturbina-ciklust jelent ), kombinált energiatermelési módot vagy egy termodinamikai ciklust használó üzemet jellemez .
Egy belső égésű turbina áttértek részét energia által szolgáltatott tüzelőanyag be mechanikai energia, amely azután átalakítható villamos útján elektromos generátor .
Ez a frakció (általában kevesebb, mint 50%) függ a választott termodinamikai ciklustól , valamint a ciklus által elért felső és alsó hőmérséklettől. Adott hőmérsékletek esetén az elméleti Carnot-ciklus rendelkezik a legnagyobb elméleti energiahatékonysággal . Két vagy több ciklus, például a Brayton- ciklus és a Rankine-ciklus kombinálásával növelhető a rendszer energiahatékonysága. A legfrissebb kombinált ciklusú erőművek, amelyekben égő turbinák működnek gázzal, így alacsonyabb fűtőérték (NCV) több mint 60% -os hozamot érnek el ( Bouchain hőerőmű 62,22% -ban2016. március, A Chubu Electric Power Nishi-Nagoya Hőerőmű 7-1-es blokkjának japán erőműve 63,08% -kal2018. március), szemben a kazánnal működő hagyományos gázüzemű erőművek 35% -ával.
A földgáz és az olaj közvetlenül felhasználható. Vannak olyan létesítmények is, amelyek más tüzelőanyagok, például a szén elgázosítását használják : kombinált ciklusú, integrált gázosítással működő erőművek (CCGI).
A kombinált ciklusú gázturbinás erőmű, általában az úgynevezett CCGT (angol Kombinált ciklusú gázturbinás ), vagy a TGV (Turbine Gaz-Vapeur), egy hőerőmű , amely egyesíti a két típusú turbina: a belső égésű turbina és a gázturbina. Gőz . Ezen turbinák mindegyike egy villamos energiát termelő generátort hajt ("többtengelyes" vagy "többtengelyes" konfiguráció), vagy a két típusú turbina ugyanahhoz a generátorhoz van kapcsolva ("egytengelyes" konfiguráció).
A kombinált ciklusú erőműveket félig alapvető üzemre tervezték (2000 és 6000 óra / év között ), és a termelési flotta kiigazításának eszközét jelentik, hozzájárulva ezzel a villamos hálózat megfelelő működéséhez.
Egy kombinált ciklusú erőmű, a belső égésű turbina hajtja gázok által termelt égés magas hőmérsékleten (legfeljebb 1500 ° C ). A kimenetnél az égés során keletkező füstök még mindig elég forrók ( kb . 400 és 650 ° C között ) ahhoz, hogy a kazánban hőcserélők segítségével gőz keletkezzen . Az így keletkező gőz gőzturbinát hajt . Végül szükség van egy hideg forrásra (folyóvíz - tengervíz - léghűtő vagy légkondenzátor) a gőzfolyamat által szükségszerűen előállított hő eltávolításához ( a termodinamika második elve ). A fennmaradó hő szintén hasznosítható kapcsolt energiatermelés céljából .
Különböző növénykonfigurációk lehetségesek, mert például:
Körülbelül a gőzturbina teljesítménye megegyezik annak az égésturbina teljesítményének 50% -ával, amelyhez kapcsolódik.
A "többtengelyes" konfigurációnak az az előnye, hogy lehetővé teszi az égésturbinák gyors beindítását és felfuttatását, miközben a gőzturbina általában nagyobb beindítási és beindítási idővel rendelkezik. Az egy tengelyes konfiguráció csökkenti a gépek számát, így a lábnyomot, de lassabban indul.
A kombinált ciklusú technológia az 1970-es évek végéről származik, Franciaországban az első példát 1980-ban építették fel egy papírgyárban. 25 MW-os és 9 MW-os (ellennyomású) gőzturbina felhasználásával a létesítmény biztosította a malom üzemeltetéséhez szükséges összes villamos energiát és technológiai gőzt.
A gáz-halmazállapotú vagy folyékony üzemanyagok árának a szénhez viszonyított kedvező alakulása és a jóval nagyobb teljesítményű égésturbinák forgalmazása az 1990-es években világszerte (Franciaország kivételével) erős lelkesedést váltott ki e technológia iránt.
A világ legnagyobb gyártóinak legújabb fejleményei (2011) az égésturbinák részleges terhelésének hatékonyságát, valamint a kombinált ciklus gyors elkapásait és kibocsátásait hivatottak javítani. Ez lehetővé teszi az erőmű részleges terheléssel ésszerű költség mellett üzemben tartását, ha a napenergia erőművei naperőművekből vagy szélturbinákból származnak , de a hirtelen eltűnő nap eltűnése esetén a teljesítmény változásait nagyon gyorsan kompenzálni lehet ( felhők), vagy részleges vagy akár teljes napfogyatkozás) vagy szél, vagy a hálózat erős, alkalmi igényei esetén. Valóban, ha a teljes napfogyatkozás ritka, a felhasználók, amikor ez megtörténik, hirtelen bekapcsolják a lámpát.
A CCGT-k 50% -kal csökkentik a CO 2 -kibocsátást, három részre osztani a nitrogén-oxidokat (NOx) és kiküszöbölni a kén-oxidok (SO 2) kibocsátását) összehasonlítva a „hagyományos” láng hőtermelési eszközökkel. Ezenkívül, ha az égés során földgázt használnak , nem keletkezik porrészecske vagy szag; Nevük ellenére a legtöbb égésturbina (TAC), más néven "gázturbina" (TG) különféle folyékony üzemanyagokat képes égetni, és a felhasznált üzemanyag kéntartalma okozza a kén-oxidok jelenlétét a kipufogógázban. A földgáz tüzelőanyagként történő felhasználása a CCGT-kben ezért jelentős előnyökkel jár a légszennyezés szempontjából.
A hűtési folyamatot illetően a gőzturbina rész levegőkörének hűtési technológiája, ha ezt választják, lehetővé teszi a vízfogyasztás jelentős korlátozását az azonos típusú vízhűtéses erőművekhez képest, és lehetővé teszi a befolyásolás elkerülését is az érintett folyók vagy víztestek hőmérséklete.
A nukleáris kivezetés néhány támogatója számára az energiahatékonyság és a megújuló energiák mellett a kombinált gázciklusok jelentik az alapvető igényt.
A villamosenergia-termelés gázt a francia energiaforrások igen szerény maradt (1%), összehasonlítva a szomszédai (40% Olaszországban, 35% -át az Egyesült Királyság, Spanyolország és Ausztria). A CCG-k azonban egyértelműen bekerültek a francia célkitűzésekbe az energiatermelés szempontjából a 2000-es évek végén: a2009. december 15A villamosenergia-beruházások többéves programozásához kapcsolódóan a fosszilis tüzelőanyagokból előállított villamosenergia-flotta korszerűsítését tervezi annak környezeti hatásainak csökkentése érdekében . E modernizációs program támogatása érdekében e rendelet 3. cikke előírja különösen a túl sok CO 2 -kibocsátású szénerőművek flotta felére csökkentését ., és hogy „kiépül a központosított park a földgázból villamos energia előállítására. "
A villamosenergia-beruházások többéves programozása 2009-ben legalább tíz CCGT elérését feltételezi 2012-ig. A francia hatóságok ezt követően úgy döntenek, hogy a 12 gCO 2 / kWh kibocsátású nukleáris eredetű villamosenergia-termelést fosszilis eredetű villamos energiával (gáz-CCG) helyettesítik. az életciklus során 490 gCO 2 / kWh kibocsátás .
A 2000-es évek vége és a 2010-es évek eleje, a villamosenergia-termelési piac megnyitásával és a gáz- és villamosenergia-árak közötti jelentős különbséggel számos kombinált ciklusú erőmű-projektet indítottak el Franciaországban. De 2013-tól a gáz árának emelkedésével és a szén árának csökkenésével járó villamos energia áresése (a széntüzelésű erőművek üzemeltetését gazdaságilag érdekesebbé téve) ezeknek többnek a befagyasztásához vezetett. - projektek és néhány már megépített üzem összeszedése .
A CCGT első, Franciaországban épített nagy teljesítményű példánya a DK6 gyár volt, amely azóta is aktív2005. márciusA Dunkerque , amelynek kapacitása 790 MW . Földgázt és acélgázt éget a közeli Sollac- gyárból .
Két erőmű működik a CELEST márkanév alatt. Jacobs France építette őket Poweo számára . Az első Pont-sur-Sambre-ban ( Észak ) 412 megawattos, 2009-ben üzembe helyezett, a másik pedig Toulban (Meurthe-et-Moselle), 413 megawattos, 2013 elején. Ezt a két erőművet a Siemens üzemelteti. . Miután az osztrák Verbund tulajdonában voltak (aki megvásárolta a Poweo-t, és a disztribúciós tevékenységnek a Direct Energie-nek történő továbbértékesítése után még mindig birtokában volt annak termelőeszköze), 2014 végén megvette őket az amerikai KKR befektetési alap . A Toul és a Pont-sur-Sambre erőműveket a Total vásárolta meg 2018-ban.
A GDF-SUEZ (ma Engie ) megépítette a CycoFos 424 MWe-t, amelyet 2010 elején állítottak üzembe a Bouches-du-Rhône- i Fos-sur-Mer- ben. A CombiGolfe növény , a Electrabel (belga társaság tulajdonában lévő GDF SUEZ-), hozzá egy kapacitása 432 MW is Fos-sur-Mer és megbízást, a2011. április, a Montoir-de-Bretagne-i üzem (Loire-Atlantique), amely 435 MWe kapacitással bővül .
A SNET (az E.ON német csoport tulajdonában van) két GCC csoportot épített az Emile Huchet erőmű helyén , miközben csak a szén, a Saint-Avold (Moselle), összesen 860 MW (2 x 430 MWe ). Rendelkezett továbbá több kombinált ciklusú gázcsoport megépítéséről 2010–2015-ig három másik történelmi szénerőmű ( Hornaing , Lucy és Provence ), valamint a Lacq (Pyrénées-Atlantiques) telephelyén . ; De ezek a projektek elhagyatottnak tűnnek, különös tekintettel a Hornaing (a telephely 2013-ban bezárt) és a Lucy erőmű projektjeire , amelynek telephelye, ahol egy szénerőmű működik, 2014-ben bezárt.
A svájci energetikai cég Alpiq keresztül a cég 3CB (Centrale egy ciklust egyesítik de Bayet), már működő 408 MWe növény a Bayet (Allier), közel a Saint-Pourçain-sur-Sioule , hiszen 2011. június Ez a növény már vásárolt ki. be2015. októbera Total Direct Énergie részéről mindössze 45 millió euróért .
Az Alpiq kifejlesztett egy második projektet Monchy-au-Bois-ban (Pas-de-Calais), amely rendelkezik az összes szükséges adminisztratív engedéllyel, de gazdasági okokból felfüggesztették.
Három kombinált ciklus épültek EDF a Martigues (Bouches-du-Rhône) és Blénod-lès-Pont-à- Mousson (Meurthe-et-Moselle). A martigues-i telephely két kombinált, 465 MW-os ciklussal rendelkezik, amelyek mindegyike utóégetéssel van felszerelve, ezek újrafelhasználják a régi olajfűtéses egységek gőzturbináit. A Blénod-lès-Pont-à-Mousson telephely 430 MW-os CCGT-vel rendelkezik, amelyet2012. február.
Az olajáramkör szivárgását követően tűz ütött ki 2015. február 5a martigues-i üzem egyik turbináján, aminek következtében a két kombinált ciklus több hónapig nem volt elérhető. Az egyik újraindulhatott2015. június, a másik bejelentése 2015. december.
575 MW teljesítményű erőmű épül az északi Bouchain hőerőműben ; 2016 tavaszán üzembe helyezik. Helyettesíti az ugyanazon a helyen található, és bezárt széntüzelésű erőművet2015. áprilisBouchain a General Electric által Belfortban épített új típusú 9HA típusú égésturbinát használja , amely jelenleg a világ legerősebb gázturbinája.
A Direct Energie egy olyan projektet hajtott végre Verberie (Oise) városban, amelyet 2013-ban blokkoltak, miután a projektet elutasították a nyilvános vizsgálat során . A vállalat a CCGT újabb projektjét vezette Hambachban (Moselle), amelyet a strasbourgi közigazgatási bíróság 2012-ben elutasította az építési engedélyt , amely projekt jelenleg leállt.
Együttműködve a Siemens , a teljes közvetlen Energie végez 446 MWe erőmű projekt a Landivisiau Finistère. Az első munkálatok 2004-ben zajlottak2015. február, legkorábban 2021 második felére tervezett megnyitóra. Ennek az erőműnek a működését 450 millió euró értékben pénzügyileg támogatják a Breton villamosenergia-paktum keretében , amelynek célja Bretagne villamosenergia-ellátásának biztosítása.
Úgy tűnik, hogy a gázágazat villamosenergia-termelésének általános hatékonysága alacsonyabb, ha figyelembe veszik a gázvezetékeken lévő szállítási, cseppfolyósító / gázosító és sűrítő állomásokat . A CCGT-k gázellátása bonyolult, mivel ezeknek az erőműveknek az ügyfelei iránti kereslet a napszak függvényében nagyban változik, és magasabb, akkor is, amikor más fogyasztók igénylik a legtöbbet. Az ezekben a gáztüzelésű erőművek által meghívott modulált térfogat jelentené - derült ki egy prospektív tanulmányból,2010. március- a GRT Gaz hálózat által Franciaországban kiszolgált más fogyasztók modulált fogyasztásának már 50% -a, és ennek a számnak meg kell duplázódnia (2012-ben 100% -ra emelkedni), majd megnégyszerezni (2020-ban 200%), ha a tendencia beigazolódik, amely nagymértékben meghaladná a jelenlegi gáztárolási kapacitásokat és azok napközbeni rugalmasságát (2011-től a november-október hónapokra vonatkozó tanulmány szerint lehet). Elterjedt methanization a városi hulladék és szennyvíziszap adna további forrása a gáz, de nem elégséges, különösen azért, mert ez a gáz is tárgya gépjárművek iránti kereslet. Egy másik korlát lehet a nagy centralizált villamosenergia-hálózatok vezetékveszteségének és az antropogén üvegházhatásúgáz -kibocsátások korlátozásának szükségessége , néhányan azonban úgy gondolják, hogy kevésbé nehéz és "jövedelmezőbb" lesz szén-dioxid-mentesíteni ezeknek a nagyoknak a központi, mint a diffúzabb források.
Az Energiaszabályozási Bizottság égisze alatt „gázkonzultációt” folytatnak annak érdekében, hogy a francia gázszállítási hálózat működését (időbeli változások stb.) A CCGT üzemeltetési követelményeihez igazítsák. A félig alapvető művelet valójában megköveteli a napközbeni rugalmasságot a gázfogyasztás szempontjából.