Potřebujete elektřinu. K jeho získání obvykle potřebujete rotující turbínu. Ale co přesně je rotace? Vzduch? Pára? Odpověď radikálně mění chápání toho, jak stroj funguje, kolik stojí a kde se nachází.
Většina lidí řadí „turbíny“ do jedné kategorie. Neměl bys to dělat. Jsou zde dva hlavní hráči: Braytonův cyklus a Rankinův cyklus. Jeden jede na plyn. Druhým je vroucí voda.
Jak Braytonův cyklus využívá stlačený vzduch
Braytonův cyklus je motorem v srdci plynových turbín. Představte si proudové motory. Nebo ty masivní instalace, které sedí na střechách elektráren.
Pracovní tekutinou je zde plyn. Obvykle vzduch.
Proces začíná kompresí. Kompresor stlačuje vzduch, zvyšuje jeho tlak a energii. Není to zadarmo. Práce nutná. Ale tento vysokotlaký vzduch je připraven na další krok.
Pak – topení.
Externí spalovací zdroj dodává energii tomuto stlačenému plynu. Teplota prudce stoupá. Plyn prudce expanduje. Tento vysokoenergetický expandující plyn se řítí do turbíny.
Narazí na lopatky. Lopatky se otáčejí. Toto otáčení představuje mechanickou práci.
“Teplo z externího zdroje spalování je pak přidáno do plynu, což způsobí jeho expanzi před průchodem turbínou.”
Tady se cyklus rozděluje.
V otevřeném Braytonově cyklu tyto výfukové plyny jednoduše uniknou. Vychází výfukovým potrubím. Zmizí. Nasáváte čerstvý vzduch pro další cyklus. Jen. Dostatečně efektivní pro rychlý start.
V Braytonově uzavřené smyčce zůstává plyn zachycen. Ochladí se, znovu se stlačí a vrátí se do okruhu. Žádný výfuk. Pouze uzavřený cyklus recirkulace plynu.
Proč Rankinův cyklus vaří vodu?
Rankinův cyklus je jiný. Pracuje s kapalinami. Zejména s vodou.
Páru nelze efektivně čerpat. Čerpáte kapalinu.
Čerpadlo dodává vodu do zdroje tepla. V klasických elektrárnách je tímto zdrojem tepla kotel. V kotli se vaří voda. Promění se v páru.
Pára zabírá mnohem více místa než kapalná voda. Rozšiřuje se.
Tato expandující pára dopadá na turbínu. Stejně jako v Braytonově cyklu pára tlačí lopatky. Turbína se otáčí. Tento rotor pohání generátor. Do hry vstupuje elektromagnetická indukce. Dostáváte elektřinu.
Ale počkej. Cyklus ještě není dokončen.
V Rankinově systému tato pára jen tak neunikne do atmosféry. Prochází kondenzátorem. Ochlazuje se. Změní se zpět na kapalnou vodu.
Poté se vrátí do čerpadla.
Plyn vs pára: Který cyklus je vhodný pro vaše potřeby?
Který tedy používáte?
Záleží na tom, o co se snažíte.
Plynové turbíny (Brayton) jsou rychlé. Spouštějí se rychle. Jsou skvělé pro špičkovou poptávku – když všichni zapínají klimatizaci v 17 hodin. a potřebujete sílu právě teď. Dobře se vyrovnávají s proměnlivou zátěží. Často jsou ale při základním zatížení méně účinné než pára.
Parní turbíny (Rankine) jsou stabilní. Jsou to pracanti. Jaderné elektrárny, uhelné elektrárny a některé solární tepelné elektrárny využívají Rankinův cyklus. Oni
