تقوم محطات توليد الطاقة بتوليد الكهرباء بعدة طرق. هناك عنصران شائعان يستخدمان لتوليد الطاقة هما البخار والغاز الطبيعي، ويتطلب كل منهما معدات وظروف تشغيل مختلفة لتحقيق أقصى قدر من الأداء. فيما يلي دليل مختصر للفرق بين توربين الغاز والتوربين البخاري، مع ذكر عوامل التمييز الرئيسية بينهما.
توربينات غازية
أصبحت توربينات الغاز أجهزة مهمة وواسعة الانتشار وموثوقة لتوليد الطاقة والنقل وغيرها من التطبيقات. التوربين الغازي هو محرك احتراق داخلي يمكنه حرق مجموعة متنوعة من أنواع الوقود، مما يساهم في تعدد استخداماته.
توربينات الغاز هي المحركات الأساسية لمحطات الطاقة التي تولد الكهرباء. تستخدم توربينات الغاز بشكل رئيسي في محطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز. وفقا لكيفية عمل توربين الغاز، يتم استخراج الهواء من الغلاف الجوي ومن ثم ضغطه في ضاغط. ثم يدخل الهواء المضغوط إلى غرفة الاحتراق، حيث يتم تسخينه. ثم يتدفق الهواء المضغوط الساخن فوق شفرات توربين الغاز، مما ينقل الحركة الدورانية إلى توربين الغاز. يتم استخدام معظم الطاقة التي تنتجها توربينات الغاز لاستخلاص الضاغط، ويتم استخدام الباقي للقيام بعمل مفيد.
توربينات البخار
كما يوحي الاسم، يتم تشغيل التوربين البخاري بالطاقة الموجودة في البخار الغازي الساخن ويعمل مثل التقاطع بين توربين الرياح وتوربين الماء. تم تصميم التوربينات البخارية لنقل الطاقة من السائل إلى الدوار الذي يمكن استخدامه كمحرك مولد لتوليد الكهرباء أو كمحرك ميكانيكي للمعدات الدوارة مثل الضواغط والمضخات.
في التوربينات البخارية، يضرب البخار عالي السرعة شفرات التوربينات الغازية. عندما يضرب البخار الشفرات، فإنه يدور الجزء الدوار للتوربين. يتم توصيل المولد بالتوربين الغازي، والذي يبدأ أيضًا في الدوران وتوليد الكهرباء.
توربينات الغاز مقابل توربينات البخار
الفرق الرئيسي بين التوربينات الغازية والتوربينات البخارية هو أن التوربينات البخارية تستمد قوتها من البخار المتوسع. هنا نقارن بعض الخصائص بين هاتين الخاصيتين.
عناصر
في توربينات الغاز، يعد الضاغط والاحتراق وتوربينات الطاقة مكونات مهمة.
تعتبر الغلايات البخارية وملحقاتها مكونات مهمة في التوربينات البخارية.
بدء
بدء تشغيل توربين الغاز سهل وسريع.
إن بدء تشغيل التوربينات البخارية ليس بالأمر السهل ويستغرق وقتًا طويلاً.
كفاءة
توربينات الغاز أقل كفاءة.
التوربينات البخارية فعالة للغاية.
درجة الحرارة الداخلية
تصل درجة الحرارة الداخلية في التوربينات الغازية إلى 1500 درجة مئوية، وهي أعلى بكثير من درجة الحرارة في التوربينات البخارية.
في التوربينات البخارية، تصل درجة الحرارة الداخلية إلى 500 إلى 650 درجة مئوية فقط، أي أقل من نصف درجة حرارة التفاعل في التوربينات الغازية.
مساحة التثبيت
في توربينات الغاز، هناك حاجة إلى مساحة تركيب أقل.
في التوربينات البخارية، هناك حاجة إلى مساحة أكبر للتركيب.
الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمة
كتلة توربينة غازية أقل لكل كيلووات منتجة.
توربينات بخارية ذات جودة أعلى لكل كيلووات منتجة.
يكلف
توربينات الغاز أقل تكلفة في التركيب والتشغيل.
تتطلب التوربينات البخارية تكاليف تركيب وتشغيل أعلى.
يتحكم
في توربينات الغاز، يكون التحكم سهلاً مع تغير ظروف الحمل.
في التوربينات البخارية، يكون التحكم صعبًا مع تغير ظروف الحمل.
الاعتماد على إمدادات المياه
توربينات الغاز لا تعتمد على إمدادات المياه.
تعتمد التوربينات البخارية على إمدادات المياه.
ينفذ
يقوم محرك التوربين الغازي بتنفيذ دورة برايتون بأكملها.
التوربين البخاري هو مجرد مكون يقوم بخطوة واحدة من دورة رانكين.
سائل العمل
تستخدم توربينات الغاز الهواء أو الغازات الأخرى كمائع للعمل.
تستخدم التوربينات البخارية البخار عالي الضغط كمائع التشغيل.
بعض الأشياء التي يجب وضعها في الاعتبار حول الفرق بين توربين الغاز والتوربين البخاري:
مركزية الماء تعني أن هناك خطر التجمد. إحدى فوائد التوربينات البخارية هي أنه نظرًا لأن الماء ليس هو قلب العملية، فلن يتم إيقاف عمليتك بسبب التجمد في الداخل.
يتم تسخين التوربينات البخارية باستخدام أنواع الوقود مثل الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة، والتي يمكن أن تولد طاقة نظيفة إذا كانت الطاقة المتجددة هي في البداية المياه المتداولة التي تسخن التوربينات البخارية. بالمقارنة مع التوربينات البخارية، تتطلب توربينات الغاز الوقود الأحفوري وتنتج عملية الاحتراق بطبيعتها ملوثات مثل أكاسيد النيتروجين.
على عكس توربينات الغاز، لا تحتوي التوربينات البخارية على ضاغط هواء أو نظام احتراق، ولكن بدلاً من ذلك تحتوي على غلاية ودوارات تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية، ومناطق الغلاف الخارجي التي تضمن أن البخار تحت الضغط عند ملامسته للشفرات.
بالمقارنة مع محطات توليد الطاقة بالتوربينات البخارية، فإن تكلفة صيانة معدات توربينات الغاز أقل.
التوربينات الغازية عبارة عن مزيج من الضاغط والاحتراق والتوربينات التي تؤدي عملية دورية لتوفير العمل على شكل عزم دوران أو دفع، في حين أن التوربينات البخارية هي في الأساس موسع يوفر عزم الدوران كمخرج عمل.
