Почему газовые турбины – лучший выбор
В 1939 г. на городской электростанции в швейцарском Невшателе начала вырабатывать электроэнергию первая в мире газовая турбина. Машина, установленная компанией Brown, Boveri & Cie, выводила выхлопные газы, не используя их тепло, а компрессор турбины потреблял почти три четверти вырабатываемой энергии. В результате КПД составлял всего 17 %, а полезная выходная мощность – около 4 МВт.
Вторая мировая война и последовавший за ней экономический спад стали причиной того, что турбина в Невшателе оставалась единственной вплоть до 1949 г., когда Westinghouse и General Electric предложили собственные конструкции генераторов небольшой мощности. Никакой спешки с их внедрением не было, поскольку на рынке доминировали крупные угольные электростанции, вырабатывавшие самое дешевое электричество. В 1960 г. мощность самой большой газовой турбины достигла 20 МВт, все еще на порядок меньше, чем у большинства турбоагрегатов.
В ноябре 1965 г. масштабное отключение электричества на северо-востоке США заставило многих специалистов изменить точку зрения: газовую турбину можно вывести на полную мощность за несколько минут. Но растущие цены на нефть и газ, а также замедление спроса на электричество помешали быстрому распространению новой технологии. Качественный сдвиг произошел только в конце 1980-х гг.; в 1990 г. в США почти половина введенных в строй новых электрогенерирующих мощностей обеспечивалась газовыми турбинами, мощность, надежность и эффективность которых постоянно росли.
Но даже при КПД свыше 40 % температура выбрасываемых газов достигала 600 ℃, и этого хватало, чтобы вырабатывать пар в присоединенной паровой турбине. Тандем из газовой турбины и паровой турбины – газовая турбина с комбинированным циклом (ГТКЦ) – был разработан в конце 1960-х гг., а в настоящее время КПД такой установки достигает 60 %. По этому показателю с ней не может сравниться никакой другой первичный источник энергии.
Сегодня ради выработки электроэнергии для бытовых нужд компания Siemens предлагает парогазовые установки мощностью 593 МВт – почти в 40 раз больше, чем у генератора в Невшателе (15,4 МВт), – и КПД 63 %. Газовая турбина 9HA от компании General Electric выдает 571 МВт при самостоятельной работе (турбина простого цикла) и 661 МВт (КПД 63,5 %) совместно с паровой турбиной (ГТКЦ).