FlexTurbine: Flexibilita a podpora provozu obnovitelných zdrojů pomocí plynových turbín

V posledních letech se s ohledem na snižování emisí usiluje o využití elektrické energie z obnovitelných zdrojů - z fotovoltaických a větrných elektráren a energetické využití biomasy. Z konstrukčního a výrobního pohledu to do jisté míry klade vysoké nároky na provoz klasických tepelných a vodních elektráren. Flexibilní provoz pro zelené elektrárnyV tomto ohledu vzniklo mezinárodní konsorcium FlexTurbine, které sdružuje 21 průmyslových a akademických partnerů ze 7 evropských zemí, jejichž koordinátorem je český výrobce parních turbín Doosan Škoda Power. Cílem konsorcia je společný vývoj nových komponent pro parní a plynové turbíny, jež umožní bezproblémový flexibilní provoz v doposud využívaných elektrárnách.Úspěšný provoz fotovoltaických a větrných elektráren spočívá v bezproblémovém provozu klasických tepelných a vodních elektráren, které v praxi čelí častým výkonovým změnám a vysokým počtům startům turbín s krátkými najížděcími časy. Mezi další požadavky patří vysoká flexibilita provozu, okamžitá dostupnost výkonu a dlouhodobý provoz na částečných nebo minimálních výkonech při zachování vysoké účinnosti a bezpečnosti provozu. Takové nároky splňují lopatkové turbíny, které projdou výraznými technologickými inovacemi. Ty jsou však finančně omezené, vzhledem k ceně silové elektřiny. Stávající zdroje obvykle nebyly projektovány na dnešní způsob provozu, proto je nutné simultánně monitorovat a vyhodnocovat životnost komponent turbín v závislosti na provozu elektrárny. S ohledem na vývoj konstrukčních materiálů a technologické možnosti výroby (např. 3D tisk), lze navrhovat technická opatření, která prodlužují životnost stávajících zdrojů a vyvíjet nové metody ekonomicky efektivního zajištění inspekce a servisu.Doosan Škoda Power čerpá zkušenosti s dlouholetého vývoje a společnost společně se zahraničními partnery vytvořila mezinárodní projekt. Konsorcium FlexTurbine je podporováno Evropskou komisí v rámci programu Horizon 2020, výzvy Highly flexible and efficient fossil fuel power plants. Jeho součástí je 21 průmyslových a akademických partnerů ze 7 evropských zemí, včetně světových výrobců parních a plynových turbín General Electric, Siemens, Ansaldo, Energia a MAN Turbo. Český tým v oblasti aero-elastických nestabilit zaměřil na výzkum tzv. flutteru. Ten spočívá ve škodlivém přenosu energie proudící páry do lopatkové mříže, vzniku rezonance a rozvoje mechanického poškození soustavy lopatek turbíny.Další inovaceDalší směrem v technologické inovaci jsou dlouhodobě používané teplárenské protitlaké bloky. Obvykle využívají odpadní teplo na ohřev vody. Energetické ztráty takového cyklu jsou minimální a jsou v souladu s programy sledující nejnižší možnou uhlíkovou stopu při nakládání s energiemi. Bloky jsou schopné plynulého přechodu z plně kondenzačního do plně odběrových provozů. Pokud se využívají plně odpojitelné turbíny dílů, lze dosáhnout téměř 100% provozu na obou protipólech požadovaného řešení, tedy plné výroby elektrické energie či plné dodávky tepla.Nové prvky parních turbín do jisté míry zastoupí nákladné technologie pro přímé uchování elektrické energie, nebo se stanou jejich součástí. Lze také očekávat rozvoj speciálních aplikací teplárenských strojů a strojů pro výrobu technologické páry v průmyslových provozech. I to může být výstupem spolupráce konsorcia FlexTurbine. Své výsledky představí členové konsorcia na mezinárodní konferenci Turbomachines, která se bude konat 25. a 26. září 2018 v Praze.