Газовая электростанция
в 2021 году Производство электроэнергии в мире по источникам. Общая выработка составила 28 петаватт-часов . [1]
Газовая электростанция , иногда называемая газовой электростанцией , электростанцией на природном газе или электростанцией на метане , представляет собой теплоэлектростанцию , которая сжигает природный газ для выработки электроэнергии . Газовые электростанции производят почти четверть мировой электроэнергии и являются значительными источниками выбросов парниковых газов . [2] Тем не менее, они могут обеспечить сезонное, управляемое производство энергии , чтобы компенсировать возобновляемой энергии переменный дефицит там, где гидроэнергетика или межсетевые соединения недоступны. В начале 2020-х годов аккумуляторы стали конкурировать с газопереходными установками . [3]
Основные понятия: тепло в механическую энергию в электрическую энергию.
[ редактировать ]Газовая электростанция — это тип электростанции, работающей на ископаемом топливе , в которой химическая энергия, запасенная в природном газе, которым в основном является метан , последовательно преобразуется в: тепловую энергию , механическую энергию и, наконец, электрическую энергию . Хотя они не могут превышать предел цикла Карно для преобразования тепловой энергии в полезную работу, избыточное тепло, то есть разница между израсходованной химической энергией и произведенной полезной работой, может использоваться в когенерационных установках для обогрева зданий, для производства горячей воды. или для нагрева материалов в промышленных масштабах.
Типы растений
[ редактировать ]
Газотурбинная установка простого цикла
[ редактировать ]В газовой турбине простого цикла, также известной как газовая турбина открытого цикла (OCGT), горячий газ приводит в движение газовую турбину для выработки электроэнергии. Этот тип электростанции относительно дешев в строительстве и может запуститься очень быстро, но из-за ее более низкой эффективности она работает максимум несколько часов в день в качестве пиковой электростанции . [4]
Газотурбинная установка комбинированного цикла (ПГУ)
[ редактировать ]
Электростанции с ПГУ состоят из газовых турбин простого цикла, использующих цикл Брайтона , за которыми следуют парогенератор-утилизатор и паровая турбина , использующая цикл Ренкина . Наиболее распространенная конфигурация — две газовые турбины, поддерживающие одну паровую турбину. [5] Они более эффективны, чем установки с простым циклом, и могут достигать эффективности до 55% и времени отправки около получаса. [6]
Поршневой двигатель
[ редактировать ]Поршневые двигатели внутреннего сгорания, как правило, имеют мощность менее 20 МВт, что намного меньше, чем другие типы генераторов электроэнергии, работающих на природном газе, и обычно используются для аварийного электроснабжения или для баланса переменных возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия. [7]
Выбросы парниковых газов
[ редактировать ]В общей сложности газовые электростанции выбрасывают около 450 граммов (1 фунт) CO 2 на киловатт-час произведенной электроэнергии. [8] [9] Это примерно вдвое меньше, чем у угольных электростанций , но намного больше, чем у атомных электростанций и возобновляемых источников энергии . [8] На выбросы в течение жизненного цикла газовых электростанций могут влиять выбросы метана, например, в результате утечек газа . [10]
Улавливание углерода
[ редактировать ]Очень немногие электростанции имеют системы улавливания и хранения углерода . [11]
Водород
[ редактировать ]Газовые электростанции могут быть модифицированы для работы на водороде . [12] и, по мнению General Electric, более экономически целесообразным вариантом, чем CCS, было бы использование все большего и большего количества водорода в топливе газовых турбин. [13] Водород можно сначала получить из природного газа посредством парового риформинга или путем нагревания для осаждения углерода, что является шагом на пути к водородной экономике , что в конечном итоге приведет к сокращению выбросов углерода. [14]
Экономика
[ редактировать ]Новые растения
[ редактировать ]Иногда новая аккумуляторная электростанция вместе с солнечной или ветровой энергией в долгосрочной перспективе обходится дешевле, чем строительство нового газового завода, поскольку газовый завод рискует стать бесполезным активом . [15]
Существующие заводы
[ редактировать ]По состоянию на 2019 год [update] несколько газовых электростанций выводятся из эксплуатации, поскольку они не могут останавливаться и запускаться достаточно быстро. [16] Несмотря на падение стоимости переменной возобновляемой энергии, большинство существующих газовых электростанций остаются прибыльными, особенно в странах, где нет цены на выбросы углерода , благодаря их диспетчерскому производству , а также потому, что цены на сланцевый газ и сжиженный природный газ упали с момента их строительства. [17] Даже в странах с ценой на выбросы углерода, таких как ЕС, существующие газовые электростанции остаются экономически жизнеспособными, отчасти из-за растущих ограничений на угольную энергетику из-за ее загрязнения. [18]
Политика
[ редактировать ]Даже при замене угольной энергетики решение о строительстве новой электростанции может оказаться спорным. [19]
См. также
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Ежегодные данные по электроэнергии» . ember-climate.org . 6 декабря 2023 г. Проверено 23 декабря 2023 г.
- ^ «Чистое топливо? Утечки метана угрожают имиджу природного газа, благоприятного для климата» . Рейтер . 29 июня 2018 года. Архивировано из оригинала 15 февраля 2019 года . Проверено 30 июня 2019 г.
- ^ Макфарлейн, Сара; Твидейл, Сюзанна (21 ноября 2023 г.). «Гигантские батареи истощают экономику газовых электростанций» . Рейтер . Проверено 21 ноября 2023 г.
- ^ «Газовая установка простого цикла – Энергетическое образование» . Energyeducation.ca . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ «Энергоблоки на электростанциях комбинированного цикла, работающих на природном газе, становятся больше – Сегодня в энергетике – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ «ПГУ-газовая установка – Энергетическое образование» . Energyeducation.ca . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ «Поршневые двигатели, работающие на природном газе, все чаще используются для баланса возобновляемых источников энергии – Сегодня в энергетике – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Рютер, Геро (27 декабря 2021 г.). «Насколько устойчива энергия ветра?» . Немецкая волна . Проверено 28 декабря 2021 г.
Недавно построенная береговая ветряная турбина производит около девяти граммов CO2 на каждый киловатт-час (кВтч), который она генерирует... новая морская электростанция в море выбрасывает семь граммов CO2 на кВтч... солнечные электростанции выбрасывают в атмосферу 33 грамма CO2 на каждый произведенный кВтч... природный газ производит 442 грамма CO2 на кВтч, электроэнергия из каменного угля - 864 грамма, а электроэнергия из бурого угля - 1034 грамма... На атомную энергетику приходится около 117 граммов CO2 на кВтч, учитывая выбросы, вызванные добычей урана, а также строительством и эксплуатацией ядерных реакторов.
- ^ Росселот, Кирстен С.; Аллен, Дэвид Т.; Ку, Энтони Ю. (5 июля 2021 г.). «Сравнение воздействия парниковых газов от отечественного угля и импортируемого природного газа для производства электроэнергии в Китае» . ACS Устойчивая химия и инженерия . 9 (26): 8759–8769. doi : 10.1021/acssuschemeng.1c01517 . ISSN 2168-0485 . S2CID 237875562 .
- ^ «Спутник обнаружил массовые утечки метана из газопроводов» . NPR.org . Проверено 9 мая 2022 г.
- ^ Хемник, Жан (9 мая 2022 г.). «Почему Агентство по охране окружающей среды может заставить новые газовые заводы улавливать углерод» . Новости Э&Э . Проверено 9 мая 2022 г.
- ^ «План перевода Севера на водород» . Неделя коммунальных услуг . 30 ноября 2018 г.
- ^ «GE: Водород превосходит улавливание и секвестрацию углерода (CCS) в сохранении газовых турбин в безуглеродной сети» . Полезное погружение . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ «H-vision: синий водород для зеленого будущего» . Газовый мир. 11 февраля 2019 года . Проверено 9 мая 2019 г.
- ^ Эндрю Бургер (7 октября 2019 г.). «Риск обесточенных активов в сфере добычи природного газа достигает переломного момента» . Солнечный журнал . Проверено 20 октября 2019 г.
- ^ Гойсс, Меган (26 июня 2019 г.). «10-летний завод по производству природного газа в Калифорнии проходит очистку угольной электростанции» . Арс Техника . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Рам, Р. Шри (28 июня 2019 г.). «Акции Torrent Power совершили мощный скачок после соглашения с Гуджаратом» . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ «Падение цен на природный газ сигнализирует о более экологичном начале 2019 года в США и ЕС» . www.worldoil.com . Проверено 28 июня 2019 г.
- ^ Харрабин, Роджер (7 октября 2019 г.). «Великобритания отменяет блокировку планов электростанции Дракс» . Проверено 20 октября 2019 г.