תחנות כוח גז: כך מייצרים חשמל ממפעלי היי-טק

תחנות כוח מופעלות בגז יכולות להועיל מאוד בהפסקת הפחם בהדרגה. אבל איך בעצם עובדת מערכת כזו? ועד כמה החשמל בר קיימא? אנחנו מסבירים את זה. בקליפ: מימן ירוק כנשק פלא למעבר האנרגיה

הדבר החשוב ביותר בתחנות כוח גז

• Gaskraftwerkeיכול במהלךמעבר אנרגיהלשחק תפקיד גדול. לפחות זה מה שפוליטיקאים דנים כרגע.

• גם לתחנות כוח גז יש בעיותגזי חממהמ, אבל משמעותית פחות מתחנות כוח פחמיות. בעת המרת אספקת האנרגיה, הם יכולים לספק חשמל תומך וכן הלאהStrom-Blackoutלְהִמָנַע.

• אבל איך תחנות כוח גז עובדות בעצם וכיצדבר קיימאהאם הם אמיתיים? יש לנו את המידע החשוב ביותר עבורך.

מהי תחנת כוח גז?

תחנת כוח גז מייצרתשטרום, על ידי שריפת גז. זה בדרך כלל המצבגז טבעי. אבל יש גם תחנות כוח ש...ביוגז, גז עץ, גז פחם,מֵימָןאו גזי דלק אחרים.

יש בעצם 3 סוגים שונים של תחנות כוח גז:

• תחנות כוח של טורבינות גז
• תחנות כוח קיטור מופעלות בגז
• תחנות כוח במחזור משולב של גז וקיטור (CCGT)

נסביר לכם להלן כיצד פועלות תחנות הכוח הבודדות.

גז טבעי: מה זה בעצם?

🎈 גז טבעי הוא אתערובת גז, שניתן למצוא מתחת לאדמה. הוא מורכב בעיקר ממתאן(CH4).

🦴 גז טבעי נוצר משאריות שלצמחים ובעלי חיים, שמת לפני מיליוני שנים ושקע הרחק מתחת לאדמה. עם הזמן, חום ולחץ הפכו את שרידיהם בין היתר לגז טבעי.

🛢 זה אומר שגז טבעי הוא אחד מהםדלקים מאובניםאו מקורות אנרגיה מאובנים - ממש כמו נפט, פחם קשה, פחם חום וכבול.

🌍 גז טבעי נמצא במה שנקרא"מלכודות גז טבעי"מַחתֶרֶת. אלו הם מבנים העשויים מסלע אחסון חור מתחת לסלע כיסוי מוצק. כאן הגז הטבעי נאסף מהמעמקים בלחץ גבוה, אך אינו יכול להימלט כלפי מעלה בגלל סלע הכיסוי הצפוף. בדרך כלל ניתן למצוא נפט ופחם בקרבת מקום.

🦾 הגז הטבעי מופק לאחר מכן באמצעותאסדות קידוח ומשאבותמועבר אל פני כדור הארץ. משם זה יהיה דרךצינורות ענקייםהובלה יבשתית - לרוב מיוצא למדינות זרות.

🇷🇺 גרמניה מקבלת בעיקר את הגז הטבעי שלהרוּסִיָה, ואחריונורבגיהואתהוֹלַנד. רק כחמישית מהביקוש מגיע מגרמניה עצמה.

⛽ בגרמניה המחיר לגז טבעי הוא במחיר הנפט צמוד. זה לא חוק, אלא חוקהסכם פנים תעשייתימשנות ה-60. באופן ספציפי, זה אומר: אם מחיר הנפט הגולמי עולה, מחיר הגז הטבעי עולה3 עד 6 חודשים לאחר מכןלְאַחַר.

💰 הסיבה: גם חברות הגז הגדולות סחרו אז בנפט. הם רצו אחד פנימיהימנע ממלחמות מחירים בין שני חומרי הגלם. אחרי הכל, הפקת והובלת הגז הטבעי היו השקעה גדולה עבורם. בימים אלה, הצמדת מחירי הנפט אינה מותרת יותר ללקוחות פרטיים, היא עדיין חלה על התעשייה.

כיצד פועלת תחנת כוח בטורבינת גז?

🔥 באחדתחנת כוח לטורבינת גזחשמל מופק אך ורק באמצעות שריפת גז.

🔥 הלב של תחנות הכוח הוא אחדטורבינת גז. באופן עקרוני זה עובד כמו מנוע של מטוס סילון.

🔥 האוויר דחוס מאוד ומוזן לתא בעירה. זה גורם לטמפרטורה שם לעלות עד כדי כך שהגז המוזרק מתלקח מעצמו.

🔥 גזי הפליטה החמים פוגעים בטורבינה ומניעים אותה. זה מתגלהאנרגיה קינטית.

🔥 אגֵנֵרָטוֹרבסופו של דבר ממיר את האנרגיה הקינטית הזו לזרם חשמליאֶחָד.

🔥 למותהנקראים גזי פליטהואז להגיע לאוויר דרך ארובה.

תחנת כוח בטורבינת גז: יתרונות וחסרונות

✔ תחנות כוח של טורבינות גז הןפשוט וזול לבנייה. בנוסף, המתקנים אינם גדולים במיוחד.

✔ להגיע אליכםמהר מאודביצועי השיא שלהם והםגָמִישׁשָׁמִישׁ.

❌ למרבה הצער, לתחנות כוח של טורבינות גז יש אחת כזויעילות נמוכה. זהו היחס בין האנרגיה השימושית שנוצרה לבין האנרגיה שמשתמשים בה בהתחלה - כלומר היעילות האנרגטית של תחנת הכוח. היעילות כאן היא רק בסביבה30 אחוז.

❌ גזי הפליטה החמים פשוט משתחררים, אם כי עדיין יש בהם הרבהאנרגיה לא מנוצלתתָקוּעַ.

❌ גז טבעי הואיָקָר. המחירים עלו מאוד ב-2021. פי שלושה מהממוצע של השנים האחרונות צפוי לשנת 2022.

‼ תחנות כוח של טורבינות גז הופכות נדירות יותר ויותר בשל יעילותן הירודה. רובם עוברים הסבה לתחנות כוח במחזור משולב. יוצאות דופן הן תחנות כוח השורפות גזים מיוחדים כמו ביוגז, גז מכרות, גז מטמנה וכדומה.

כיצד פועלת תחנת כוח קיטור המופעלת בגז?

🌪 זה בערךתחנות כוח קיטור, המופעלים על ידי גז דלק (למשל גז טבעי) - במקום פחם או נפט.

🌪 גז הדלק מחמם דוד קיטור. המתקבלתאדי מיםקובע אחדטוּרבִּינָהבתנועה.

🌪 אגֵנֵרָטוֹרמתרגם את האנרגיה הקינטית הזו לזרם חשמלי.

🌪 לאחר מכן הקיטור יחזורמְקוֹרָרוחזר לדוד כמים.

תחנת כוח קיטור מופעלת בגז: יתרונות וחסרונות

✔ היְעִילוּתשל תחנות כוח קיטור כלולהמעל 40 אחוזטוב יותר מתחנות כוח טהורות של טורבינות גז.

✔ השימוש בגזי דלק במקום פחם או נפט חל גם כאןללא אפר או סיגיםan.

❌ הקמת תחנת כוח קיטור המופעלת בגז היאיקר מאוד ותופס הרבה מקום.

❌ היעילות טובה יותר, אבל עדיין לא טובה.

❌ למותשעת התחלהצודקלאנג. תחנת הכוח מגיעה לעומס מלא רק לאחר כשעה.

‼ בשל כך ועלויות הגז העולות, יש פחות ופחות תחנות כוח קיטור המופעלות בגז. המגמה כאן היא גם לכיוון תחנות כוח משולבות גז וקיטור.

כיצד פועלת תחנת כוח גז וקיטור במחזור משולב (CCPP)?

⚡ אתחנת כוח משולבת גז וקיטור (CCGT)משלב את הטכניקות שהוסבר לעיל. המשמעות היא שהוא משיג יעילות אנרגטית טובה יותר באופן משמעותי.

⚡ הנה מגיע גם אחדטורבינת גזלשימוש. על ידי חימום גזי דלק, הטורבינה מתחילה לנוע ומייצרת אנרגיה קינטית.

⚡ במקום זההנקראים גזי פליטהאבל אז כדי לשחרר אותו, תחנת הכוח המשולבת משתמשת בו שוב.

⚡ גזי הפליטה החמים מחממים דוד וכך מייצריםאדי מים. אחרי הכל, הוא מנהל אחדטורבינת קיטורומייצר חשמל נוסף.

⚡ לאחר מכן הקיטור החם מתקרר והמים זורמים בחזרה לתוך הקומקום.

⚡ תחנות כוח במחזור משולב של גז וקיטור מייצרות עם שלהם2 טורבינות אז פי שניים מהחשמל. מאבדים פחות אנרגיה משמעותית.

תחנת כוח משולבת גז וקיטור: יתרונות וחסרונות

✔ תחנות כוח במחזור גז וקיטור משולב יש טוב מאודיעילות של כ-60 אחוז.

✔ טורבינת הגז מייצרת את תחנת הכוחגמיש ומוכן לשימוש במהירות.

✔ בהשוואה לתחנות כוח פחמיות, הבנייה משמעותיתזול ומהיר יותר.

❌ עם זאת, בשל עלויות הגז הגבוהות, הדלק די יקר. זה מוביל לעלויות תפעול גבוהות.

‼ מסיבה זו, תחנות כוח במחזור משולב משמשות כיום לעתים רחוקות לאספקה ​​בסיסית.

עד כמה תחנת כוח גז בת קיימא?

כאשר הגזים נשרפים, הם נוצריםפחמן דו חמצני (CO2). אז גם גזי הפליטה נמצאים כאןמזיק לאקלים. אבל: בהשוואה לתחנות כוח פחמיות, הפליטות כןנמוך משמעותית. בממוצע, תחנת כוח פחמית פולטת 1,000 גרם CO2 לכל קילוואט שעה (g/kWh). תחנת כוח משולבת גז וקיטור ממש בסביבה400 גרם/קוט"ש. אפילו לתחנת כוח טהורה של טורבינת גז יש פחות פליטות בסביבות 600 גרם/קוט"ש.

עם זאת, בעירה גם מייצרתתחמוצות גופרית, פחמן וחנקן. בנוסף, זה מתרחש במהלך הובלת הגז הטבעיפליטת מתאן.

תחנות כוח גז: גז טבעי הוא משאב סופי

לא רק שהגז הטבעי יקר, גם נגמר לנו האספקה. עם המניה הידועה אנחנו רק מסתובבים60 עד 70 שנהלהסתדר הרבה זמן. המחירים ימשיכו אפוא לעלות - וכך גםסכסוכים פוליטייםלָבוֹא. אחרי הכל, גרמניה מייבאת את רוב הגז הטבעי שלה מחו"ל, רובו מרוסיה. אם המלאים יצטמצמו, גם היצוא ייעצר. זה יוביל במהירות למתחים פוליטיים.

תחנות כוח גז כפתרון זמני?

💡 גרמניה עוברת עד הסוף20223 האחרוניםתחנות כוח גרעיניותרָחוֹק. בנוסף, עד2038ביטול הפחם מתוכנן. עַד2045אז גרמניה צריכה להיות נייטרלית אקלימית לחלוטין.

💡 התוצאה: פוטנציאלפערים באספקת החשמל. כדי להיות מסוגל לסגור את אלה, תחנות כוח גז עשויות למלא תפקיד.

💡 כי: תחנות כוח רוח וסולריות הן חזקותתלוי במזג האוויר. בתנאי מזג אוויר גרועים, הגמישים ותחנות כוח גז מהירלהיכנס פנימה ולסגור את הפערים באספקת החשמל.

💡 הסוכנות הפדרלית לאיכות הסביבה רואה תחנות כוח גז כסוגטכנולוגיית גשר, שנועדה לסייע בארגון מחדש של אספקת האנרגיה.

💡 בטווח הארוך, תחנות כוח גז כרגע אינן תואמות אתיעדי אקלים.

💡 אלטרנטיבה יכולה להיות תחנות כוח גז חדשות שאינן מסתמכות על גז טבעי. במקום זאת יכולמימן או ביוגזנמצאים בשימוש.

כמה תחנות כוח גז יש בגרמניה?

יש כרגע בגרמניה70 תחנות כוח גז וקיטור במחזור משולב.בנוסף, יש כרגע כמעטמתוכננות 20 תחנות כוח גזאו כבר בבנייה. נכון לעכשיו לא ברור עד כמה המספר הזה יעלה או כמה תחנות כוח קיימות יוסבו לשריפת מימן.