Elektrárne s kombinovaným cyklom (angl. Combined cycle gas turbine, CCGT) predstavujú vysoko efektívne a flexibilné zdroje, ktoré môžu byť pripojené do siete za niekoľko minút a pokryť tak vysoko dopytové obdobie v spotrebe elektriny. Tieto elektrárne, často označované aj ako paroplynové elektrárne, vyrábajú elektrickú energiu pomocou dvoch turbín. V spaľovacej turbíne sa spaľovaním zemného plynu roztáča rotor generátora vyrábajúceho elektrinu. Pritom však tiež vznikajú horúce spaliny, ktoré sa dajú ďalej využiť. Preto je v systéme zaradená ešte ďalšia turbína, tentoraz parná. Tá je poháňaná parnou vyrobenou použitím spalín zo spaľovacej turbíny.
Výhodou kombinovaného cyklu je lepšie využitie vloženej energie a nižšie emisie spalín s ohľadom na vyrobenú MWh. Paroplynové elektrárne majú výrazne nižšie emisie ako uhoľné elektrárne, neprodukujú žiadne oxidy síry, oxidy dusíka sú desatinové, výrazne nižšie sú aj emisie oxidu uhličitého – až o 70 % oproti súčasným bežným hnedouhoľným blokom.
Paroplynová elektráreň Fortuna v Nemecku
Nová paroplynová elektráreň Fortuna, prevádzkovaná podnikom mestských služieb Stadtwerke Düsseldorf, sa nachádza v düsseldorfskom prístave na rieke Rýn, v meste Lausward. Po rieke Rýn sa okrem iného prepravovala aj turbína inštalovaná v elektrárni, vyrobená v berlínskom závode Siemens. Táto elektráreň je považovaná za najekologickejšie a najefektívnejšie zariadenie svojho druhu na svete.
Elektráreň Fortuna vyrába elektrinu a teplo zo zemného plynu tak, že šetrí životné prostredie. Účinnosť využitia paliva je 85 % vďaka súčasnej výrobe elektriny a diaľkovému vykurovaniu pomocou kogeneračného procesu. Z tohto dôvodu je teplo na diaľkové vykurovanie vyrábané v paroplynovej elektrárni klasifikované ako primárny energetický faktor stupňa 0 a zo zákona tak zodpovedá energii z obnoviteľných zdrojov, pokiaľ ide o emisie oxidu uhličitého.
Srdcom elektrárne je plynová spaľovacia turbína SGT5-8000H, ktorá je zdrojom tepla pre kotol využívajúci odpadové teplo a generujúci paru, ktorá zas poháňa parnú turbínu SST5-5000. Obe turbíny tak poskytujú výkon 603,8 MW. To je zatiaľ najvyššia hodnota dosiahnutá jediným kombinovaným cyklom spaľovacej a parnej turbíny.
Na dosiahnutie 100 % výkonu 445-tonovej turbíny pritom stačí necelých 25 minút. Táto energia sa navyše produkuje pri účinnosti 61,5 %, čo je opäť hodnota, ktorá ešte nikdy predtým nebola dosiahnutá – predchádzajúci rekord držal paroplynový zdroj v nemeckom Irschingu a mal hodnotu 60,75 %.
Generátor vyrábajúci elektrinu je zaradený medzi plynovú a parnú turbínu. Parná turbína a pripojovacie potrubie zaisťujú dodávku pary do kondenzátorov diaľkového vykurovania cez viacero odberových stupňov. Parná turbína bola upravená tak, aby maximalizovala využitie pary vyrábanej s extrémne nízkymi stratami energie. Teplo vyprodukované spaľovacou turbínou, ktoré je využité na diaľkové vykurovanie, dokáže získať ďalších 300 MW tepelnej energie – ide teda o ďalšiu rekordnú hodnotu.
V súčte je tak celková účinnosť spaľovaného zemného plynu až 85 %, zatiaľ čo emisie oxidu uhličitého sú znížené iba na 230 gramov na kilowatthodinu. V porovnaní s priemernou spotrebou paroplynových elektrární je v novej elektrárni množstvo spáleného plynu na jednotku energie zhruba o tretinu nižšie.
Paroplynová elektráreň Punta del Tigre v Uruguaji
Do paroplynovej elektrárne Punta del Tigre, vzdialenej niekoľko desiatok kilometrov od uruguajskej metropoly Montevideo, plzenská spoločnosť Doosan Škoda Power úspešne inštalovala a spustila dvojtelesovú kondenzačnú parnú turbínu DST-S20 s prihrievaním s výkonom 200 MW vrátane prevádzkového príslušenstva. Projekt nazývaný Punta del Tigre B s celkovým výkonom 530 MW dopĺňa existujúci projekt Punta del Tigre A. Pre uruguajskú elektrárenskú spoločnosť Usinas y Transmisiones Eléctricas, ktorá elektrárne vlastní, bol tento projekt najväčšou investíciou za posledných 40 rokov.
Projekt sa začal realizovať koncom roka 2013 a bol oficiálne odovzdaný majiteľovi koncom roka 2019. Doosan Škoda Power na ňom spolupracovala s kórejskou EPC spoločnosťou Hyundai Engineering & Construction Co. Ltd. Ide vôbec o prvý paroplynový cyklus v Uruguaji, ktorý pokryje až 25 % spotreby elektriny a výrazne tak prispeje k stabilizácii siete, ktorá sa donedávna spoliehala prevažne na miestne vodné elektrárne.
Predmetom dodávky zo strany plzenského výrobcu bolo okrem 200 MW turbíny aj prevádzkové príslušenstvo zahŕňajúce generátor, riadiaci a olejový systém, potrubia, odvodnenie a iné.
„Pri realizácii projektu nášmu EPC partnerovi na stavbe asistoval tím našich technikov, aby sme zabezpečili hladký priebeh. Spoločnými silami sa nakoniec celý projekt podarilo úspešne dokončiť a odovzdať majiteľovi. Projekt sa však nevyhol drobným komplikáciám danými miestnymi špecifikami, počnúc zložitou koordináciou dodávateľov a končiac štrajkami miestnych odborových organizácií,“ zhrnul Jindřich Závodný, manažér projektu v Doosan Škoda Power.
Paroplynová elektráreň Fadhili v Saudskej Arábii
V paroplynovej elektrárni Fadhili blízko saudskoarabského priemyselného mesta Jubail na pobreží Perzského zálivu fungujú od marca 2020 dve dvojtelesové kondenzačné turbíny DST-S10 bez prihrievania a s axiálnym výstupom. Za kombinovaným paroplynovým cyklom Fahdili s celkovou kapacitou 1 509 MW stojí trojica vlastníkov – ropný gigant Saudi Aramco, štátny energetický koncern Saudi Electricity Company a francúzska spoločnosť Engie. Na dodávku elektriny pre miestny priemysel a obyvateľstvo sa použije 1 100 MW výkonu a zvyšných 400 MW sa použije pre vlastné potreby elektrárne a na ťažbu plynu. Aj v tomto prípade boli inštalované dve turbíny od plzenského výrobcu, ktoré z celkového výkonu vyrobia 418 MW.
„Realizácia projektu prebiehala hladko predovšetkým vďaka synergii a úzkej spolupráci v rámci skupiny s EPC dodávateľom Doosan Heavy Industries & Construction Co. Projekt musel byť realizovaný pre elektrickú sieť s neštandardnou frekvenciou 60 Hz a s nutným dodržaním miestnych noriem a požiadaviek na seizmicitu. Na montáž a uvedenie do prevádzky dohliadali naši technickí poradcovia, ktorí spoločne s kórejskými kolegami odovzdali bloky do komerčnej prevádzky,“ informoval manažér projektu J. Závodný.
Zdroje
[1] Düsseldorfská elektrárna Fortuna: tři rekordy ve výkonu a účinnosti. Proelektrotechniky. [online]. Publikované 23. 6. 2016. Citované 4. 1. 2021. Dostupné na: http://www.proelektrotechniky.cz/vyroba-a-prenos/103.php.
[2] Siemens sets new world records at Düsseldorf power plant “Fortuna“. SIEMENS. [online]. Publikované 28. 1. 2016. Citované 4. 1. 2021. Dostupné na: https://press.siemens.com/global/en/feature/siemens-sets-new-world-records-dusseldorf-power-plant-fortuna.
[3] Turbíny Doosan Škoda Power pokračují v úspěšném tažení Latinskou Amerikou. Plzeňoviny. [online]. Publikované 27. 5. 2020. Citované 4. 1. 2021. Dostupné na: https://plzenoviny.cz/turbiny-doosan-skoda-power-pokracuji-v-uspesnem-tazeni-latinskou-amerikou/.
[4] Doosan Škoda Power úspěšně spustila dvě 200MW turbíny v saúdskoarabské paroplynové elektrárně Fadhili. Technický týdeník. [online]. Publikované 10. 7. 2020. Citované 4. 1. 2021. Dostupné na: https://www.technickytydenik.cz/rubriky/denni-zpravodajstvi/doosan-skoda-power-uspesne-spustila-dve-200mw-turbiny-v-saudskoarabske-paroplynove-elektrarne-fadhili_50762.html.