İçeriğe atla

Mikrotürbin

Mikrotürbinler, pistonlu motor turboşarjlarından, uçak yardımcı güç ünitelerinden (APU) veya küçük jet motorlarından, buzdolabının boyutundan geliştirilen 25 ila 500 kilowatt gaz türbinidir.[1] 30-70 kW olan ilk türbinler, 200-250 kW'a kadar geliştirilmiştir.[2]

Tasarımı

Geri kazanılmış bir mikro türbin kesiti

Bir veya iki şaft üzerinde bir kompresör, yakıcı, türbin ve elektrik jeneratörü içermektedir. Kompresör verimliliğini artırmak için atık ısıyı yakalayan bir reküperatöre, bir soğutucuya ve yeniden ısıtmaya sahip olabilirler. 40.000 RPM üzerinde dönmekte ve ortak tek şaftlı bir mikro türbin genellikle 90.000 ila 120.000 RPM arasında dömektedir.[1] Genellikle tek kademeli bir radyal kompresöre ve tek kademeli bir radyal türbine sahiptir. Rejeneratörlerin tasarımı ve imalatı zordur, çünkü yüksek basınç ve sıcaklık farkları altında çalışırlar.

Elektronikteki ilerlemeler, gözetimsiz çalışmaya izin verir ve elektronik güç anahtarlama teknolojisi, jeneratörün güç şebekesi ile senkronize edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırarak türbin şaftıyla entegre edilmesini ve marş motoru olarak ikiye katlanmasını sağlar. Gaz türbinleri, benzin, doğal gaz, propan, dizel yakıt ve gazyağı gibi çoğu ticari yakıtın yanı sıra E85, biyodizel ve biyogaz gibi yenilenebilir yakıtları da kabul eder. Gazyağı veya dizelden başlamak, propan gazı gibi daha uçucu bir ürün gerektirebilir. Mikrotürbinler mikro yanmayı kullanabilir.

Tam boyutlu gaz türbinlerinde genellikle bilyalı rulmanlar kullanılır. 1000 °C sıcaklıklar ve yüksek mikro türbin hızları, yağlama ve bilyeli yatakları pratik hale getirir; hava yatakları veya muhtemelen manyetik yataklar gerektirirler.[3] Folyo yatakları ve hava soğutma işletimi ile birlikte kayganlaştırıcı yağ, soğutucular ve diğer tehlikeli maddeler olmadan tasarlanabilir.[4]

Kısmî yük verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için, entegre bir sistemde gerektiğinde birden fazla türbin başlatılabilir veya durdurulabilir.[2] Pistonlu motorlar güç gereksinimi değişikliklerine hızlı tepki verebilirken, mikrotürbinler düşük güç seviyelerinde daha fazla verim kaybeder. Pistonlu motorlara göre daha yüksek bir güç/ağırlık oranına, düşük emisyonlara ve az ya da sadece bir hareketli parçaya sahip olabilirler. Pistonlu motorlar daha verimli olabilir, genel olarak daha ucuz olabilir ve genellikle motor yağı ile yağlanan basit muylu yatakları kullanabilir.

Mikrotürbinler, turbo alternatörler veya turbojeneratörler olarak kojenerasyon ve dağıtılmış üretim için veya hibrid elektrikli araçlara güç sağlamak için kullanılabilir. Atık ısının çoğunluğu nispeten yüksek sıcaklıkta egzozda bulunurken, pistonlu motorlar atık ısı egzoz ve soğutma sistemi arasında bölünür.[5] Egzoz ısısı, elektrik enerjisi yerine ısı enerjisinden iklimlendirme için soğuk oluşturan su ısıtma, hacim ısıtma, kurutma işlemleri veya emme soğutucuları için kullanılabilir.

Verimlilik

Mikrotürbinler, reküperatör olmadan yaklaşık %15 verimliliğe, bir tane reküperatör ile %20 ila 30 verimliliğe ve kojenerasyonda %85 kombine termal elektrik verimliliğine ulaşabilirler.[1] Geri kazanılan Niigata Güç Sistemleri 300-kW RGT3R termal verimliliği %32.5'e ulaşırken, 360 kW geri kazanılmayan RGT3C %16,3'tür. Capstone Türbini, 200 kW C200S için %33 LHV Elektrik Verimliliği vadetmektedir.[6]

Pazar

Tahmini uluslararası, 2008-2032 yılları arasında birim üretim ile Capstone Türbini için %51,4 pazar payı bulunmaktadır. Bunu %19,4 ile Bladon Jets, %13,6 ile MTT, %10,9 ile FlexEnergy ve %4,5 ile Ansaldo Energia izlemektedir.[7]

Ultra mikro

MIT, 1990'ların ortalarında Havacılık ve Uzay Bilimleri Profesörü Alan H. Epstein'ın tıpkı küçük bir şehrin elektrik ihtiyacını karşılayabileceği gibi modern bir kişinin elektrik ihtiyacını karşılayabilecek kişisel bir türbin yapma olasılığını düşündüğü milimetre boyutundaki türbin motoru projesine başladı. Bu yeni mikro türbinlerde ısı dağılımı ve yüksek hızlı rulmanlar ile sorunlar yaşanmıştı. Ayrıca, beklenen verimleri %5-6'ydı. Profesör Epstein'a göre, mevcut ticari Li-ion şarj edilebilir piller yaklaşık 120-150 W·h/kg güç sağlıyordu. MIT'in milimetre büyüklüğündeki türbini yakın vadede 500-700 W·h/kg, uzun vadede 1200-1500 W∙h/kg'a yükselecekti.[8]

Belçika Katholieke Universiteit Leuven tarafından inşa edilen benzer bir mikro türbin rotor çapı 20 mm ve yaklaşık 1000 W üretmesi beklenmektedir.[3]

Kaynakça

  1. ^ a b c Barney L. Capehart (22 Aralık 2016). "Microturbines". Whole Building Design Guide. National Institute of Building Sciences. 26 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  2. ^ a b Stephen Gillette (1 Kasım 2010). "Microturbine Technology Matures". POWER magazine. Access Intelligence, LLC. 20 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  3. ^ a b "Ultra micro gas turbine generator". Department of Mechanical Engineering. KU Leuven. 2008. 20 Aralık 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Temmuz 2020. 
  4. ^ Asgharian (10 Mayıs 2016). "Modeling and simulation of microturbine generation system for simultaneous grid-connected/islanding operation". Iranian Conference on Electrical Engineering: 1528-1533. 
  5. ^ "Prime Movers". The Irish Combined Heat & Power Association. 26 Haziran 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  6. ^ "C200S". Capstone Turbine Corporation. 4 Temmuz 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Temmuz 2020. 
  7. ^ Carter Palmer (7 Ağustos 2018). "Microturbines: Back to Normalcy?". Forecast International. 7 Ağustos 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  8. ^ Genuth (7 Şubat 2007). "Engine on a Chip". The Future of Things. 24 Haziran 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Haziran 2016. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

Brayton çevrimi, genel olarak gaz türbinlerinde kullanılan, periyodik bir prosestir. Günümüzde geçerli olan gaz akışkanlı güç çevrimleri içinde önemli bir yer tutar. Diğer içten yanmalı güç çevrimleri gibi açık bir sistem olmasına rağmen; termodinamik analiz için egzoz gazlarının ikinci bir ısı değiştirgecinden geçtikten sonra içeri alınıp tekrar kullanıldığı farzedilir ve kapalı bir sistem gibi analize uygun hale gelir. İsmini, mucidi olan George Brayton’dan almıştır. Aynı zamanda Joule çevrimi olarak da bilinir.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr türbini</span> Rüzgârın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistem

Rüzgâr türbini, rüzgârdaki kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir. Rüzgar türbinleri, aralıklı yenilenebilir enerjinin giderek daha önemli bir kaynağı haline gelmekte ve birçok ülkede enerji maliyetlerini düşürmek ve fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmak için kullanılmaktadır. Bir çalışma, 2009 yılı itibarıyla rüzgarın fotovoltaik, hidro, jeotermal, kömür ve gaz enerji kaynaklarına kıyasla "en düşük göreceli sera gazı emisyonlarına, en az su tüketimi talebine ve en olumlu sosyal etkilere" sahip olduğunu öne sürmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Turbofan</span> jet motor türü

Turbofan, itişi egzoz gazıyla beraber, ön kısımdaki geniş fanla da sağlanan güvenilir ve bakımı kolay jet motoru tipidir. Ön kısmı büyük, arka kısmı koni şeklinde ve daha küçüktür. Genelde yolcu uçaklarında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Buhar türbini</span>

Buhar türbini, basınçlı buhardan termal enerjiyi çıkaran ve bunu dönen bir çıkış milinde mekanik iş yapmak için kullanan makinedir. Modern tezahürü 1884'te Charles Parsons tarafından icat edilmiştir. Modern bir buhar türbininin imalatı, 20. yüzyılda ilk kez kullanılabilir hale gelen teknolojiler kullanılarak yüksek kaliteli çelik alaşımlarını hassas parçalara dönüştürmek için gelişmiş metal işçiliğini içerir. Buhar türbinlerinin dayanıklılığı ve verimliliğindeki sürekli gelişmeler, 21. yüzyılın enerji ekonomisinin merkezinde yer almaya devam etmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Termik santral</span> ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü santral türü

Termik santral, ana işletici makinesi buhar gücüyle çalışan güç santralıdır. Isıtılan su buhara dönüştürülerek bir elektrik üretecini süren buhar türbinini döndürmekte kullanılır. Türbinden geçen buhar Rankine çevrimi denilen yöntemle bir yüzey yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılırak geri suya dönüştürülür. Termik santralların tasarımları arasındaki en büyük farklılık kullandıkları yakıt tiplerine göredir. Bu tesisler ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanıldığından bazı kaynaklarda enerji dönüşüm santrali olarak da geçer. Bazı termik santrallar elektrik üretmenin yanı sıra endüstriyel ve ısıtma amaçlı ısı üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi amaçlarla da kullanılır. İnsan üretimi CO2 emisyonunun büyük kısmını oluşturan fosil yakıtlı termik santralların çıktılarını azaltma yönünde yoğun çabalar harcanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Kojenerasyon</span>

Kojenerasyon, tercihen ısı tüketimi olan yerlerde kullanılan ve aynı zamanda bölge ısıtma ağını yararlı ısıyla besleyebilen elektrik enerjisi ve ısı üretebilen modüler yapılı bir sistemdir. Bu sistem kombine ısı ve güç sistemi ilkesine dayanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Gaz türbini</span> içten yanmalı motor tipi

Gaz türbini, bir tür sürekli ve içten yanmalı motordur. Bütün gaz türbinlerinde ortak bulunan ana bileşenler aşağıdaki gibidir:

<span class="mw-page-title-main">Fiat Turbina</span>

Fiat Turbina, İtalyan otomobil şirketi Fiat'ın 1954 yılında tanıttığı konsept otomobil modelidir.

<span class="mw-page-title-main">Jet motoru</span> fosil yakıtlı motor türü

Jet motoru veya diğer adıyla tepkili motor, atmosferden aldığı havayı sıkıştırıp jet yakıtıyla yakarak ısıtan havacılık motoru. Bu ısıtma sonucunda ortaya çıkan gazları, hızla dışarı püskürterek, ters yönde bir itiş gücü oluşturur ve bu güçle, motorun bağlı olduğu aracın hareket etmesi sağlanır. Bu motorlar, Newton'ın hareket yasalarına bağlı olarak geliştirilmiştir. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.

Gemi makineleri, bir geminin ilerlemesini sağlayan gücü ve ihtiyaç duyulan elektriği, suyu, buharı üreten; kullanılan, ihtiyaç duyulan ya da atık olan her türlü akışkanın dolaşımını, ısı değişimini, arıtılmasını ve bertarafını sağlayan; yüklerin transferini sağlayan; seyir halinde, limanda veya demirleme esnasında geminin güvenli bir biçimde kalmasını sağlayan sistemlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik üretimi</span>

Elektrik üretimi, elektrik ve diğer kaynaklardan birincil enerji üretme sürecidir. Elektrik üretiminin temel ilkeleri İngiliz bilim insanı Michael Faraday tarafından 1820'lerde ve 1830'ların başında keşfedildi. Onun temel yöntemi bugün hâlâ kullanılmaktadır: Elektrik, bakır gibi iletken bir telin manyetik bir alan içinde hareket ettirilmesi ile üretilir. Elektrik jeneratörü, bir mıknatıs içinde dönen sarılı iletken tellerin bulunduğu ve bu tellerin mıknatıs içinde dönmesiyle elektrik akımı üreten bir makinedir. Evlerimizde, işyerlerimizde, endüstride gereksinim duyduğumuz büyük miktardaki elektrik enerjisini elde etmek için, elektrik jeneratörlerini döndürecek büyük güç santrallarına ihtiyaç duyarız. Çoğu güç santrali, jeneratörü döndürmek için ısı üretiminde bulunurlar. Fosil yakıtlı santrallar ısı üretimi için doğal gaz, kömür ve petrol yakarlar. Nükleer santrallar da uranyum yakıtını parçalayarak ısı üretirler. Ancak bütün bu değişik tip santrallar ürettikleri ısıyı, suyu buhar haline dönüştürmek için kullanırlar. Oluşan buhar ise elektrik jeneratörüne bağlı olan türbine verilir. Su buharı, türbin şaftı üzerinde bulunan binlerce kanatçık üzerinden geçerken daha önce üretilen ısıdan almış olduğu enerjiyi kullanarak, türbin şaftını döndürür. İşte bu dönme, jeneratörün elektrik üretmek için gereksinim duyduğu mekanik harekettir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, enerjisi diğer bir deyişle basınç ve sıcaklığı azalmış buhar ise yoğunlaştırıcı (kondenser) denilen bölümde soğutulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar kullanılmak üzere santralın ısı üretilen bölümüne geri gönderilir. Yoğunlaştırıcıda soğutma işini sağlayabilmek için deniz, göl veya ırmaklarda bulunan su kullanılır. Su kaynaklarından uzak bölgelerde ise santralın hemen yanında bulunan ve uzaktan bakıldığı zaman geniş dev bacalara benzeyen soğutma kuleleri kullanılır. Bu kulelerin üzerinde görülen beyaz duman ise su buharıdır.

<span class="mw-page-title-main">Hava kompresörü</span>

Hava kompresörleri, sıkıştırılmış hava kullanarak elektrikli veya mazotlu motor vasıtası ile dışarıdaki havayı tank haznesinde depolayan ve basınçlı hava oluşumuna olanak tanıyan makinelerdir. Pistonlu ve vidalı olmak üzere ikiye ayrılırlar.

<span class="mw-page-title-main">Dikey eksenli rüzgâr türbini</span>

Dikey eksenli rüzgar türbini (DERT), ana rotor milinin rüzgara enine yerleştirildiği ve ana bileşenlerin türbinin tabanında yer aldığı bir rüzgar türbin türüdür. Bu düzenleme, jeneratör ve dişli kutusunun yere yakın yerleştirilmesine olanak tanıyarak servis ve onarımı kolaylaştırır. DERT'lerin rüzgara doğrultulmasına gerek yoktur, bu ise rüzgar algılama ve yönlendirme mekanizmalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. İlk tasarımların başlıca dezavantajları arasında her devir sırasında önemli tork dalgalanması ve kanatlar üzerindeki büyük bükülme momentleri vardı. Daha sonraki tasarımlar, kanatları sarmal olarak süpürerek tork dalgalanmasını giderdi.

<span class="mw-page-title-main">Soğutma grubu</span> chiller

Soğutucu, buhar sıkıştırmalı, adsorpsiyonlu soğutma veya absorpsiyonlu soğutma çevrimleriyle sıvı soğutucudan ısıyı alan makinedir. Bu sıvı daha sonra ekipmanı soğutmak için ısı değiştiriciden veya başka proses akışından dolaştırılabilir. Soğutma, ortama verilmesi gereken veya yüksek verimlilik için ısıtma amacıyla geri kazanılması gereken atık ısı oluşturur.

<span class="mw-page-title-main">Turboşaft</span> jet motor türü

Turboşaft, jet itme yerine şaft gücü üretmek üzere tasarlanmış bir tür gaz türbini motorudur.

<span class="mw-page-title-main">Gaz motoru</span>

Gaz motoru; kömür gazı, üretim gazı, biyogaz, çöplük gazı veya Doğalgaz gibi gaz halindeki bir yakıt ile çalışan içten yanmalı bir motordur. İngilterede, terim çok net ve açık iken ABD'de, benzinin İngilizcesi olan "Gasoline" kelimesinin kısaltması olarak çok sıklıkla "gaz" kelimesi kullanılmasından dolayı, böyle bir motor için gaz-halinde-yakıt-kullanan motor ya da doğalgaz motoru terimlerinin kullanımına rastlanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Küçük rüzgâr türbini</span>

Küçük rüzgar türbini, rüzgar çiftlikleri'ndeki gibi büyük güçlü ticari rüzgar türbinlerinin aksine mikro elektrik üretimi için kullanılan rüzgar türbinidir.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr türbini tasarımı</span>

Rüzgâr türbini tasarımı, rüzgârdan enerji elde etmek için rüzgâr türbininin şekil ve teknik özelliklerinin belirlenmesidir. Rüzgâr türbini kurulumu rüzgâr enerjisini almak, türbini rüzgâra yönlendirmek, mekanik dönüşü elektrik enerjisine çevirmek, türbini başlatmak, durdurmak ve kontrol etmek için gerekli sistemlerden oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Honeywell AGT1500</span> Türbin motoru

Honeywell AGT1500, bir gaz türbini motorudur. M1 Abrams tank serisinin ana güç kaynağıdır. Motor esas olarak Stratford Ordu Motor Fabrikası'ndaki Lycoming Türbin Motor Bölümü tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir. 1995 yılında, Stratford Ordu Motor Fabrikası kapatıldıktan sonra üretim, Anniston, Alabama'daki Anniston Ordu Donatım'a taşındı.

<span class="mw-page-title-main">Absorpsiyonlu buzdolabı</span>

Absorpsiyonlu buzdolabı, soğutma sürecini yürütmek için gereken enerjiyi sağlamak için bir ısı kaynağı kullanan bir buzdolabıdır. Sistem, ilk olarak buharlaşmalı soğutma gerçekleştiren ve daha sonra ikinci soğutucuya emilen iki soğutucu kullanır; iki soğutucuyu başlangıç durumlarına sıfırlamak için ısı gereklidir. Bu ilke, bir gaz türbininden veya su ısıtıcısından çıkan atık ısıyı kullanarak binaları iklimlendirmek için de kullanılabilir. Bir gaz türbininden çıkan atık ısının kullanılması türbini çok verimli kılar çünkü önce elektrik, sonra sıcak su ve son olarak da klima - trijenerasyon üretir. Absorpsiyonlu buzdolapları genellikle seyahat araçlarında (RV'ler), kampçılarda ve karavanlarda kullanılır çünkü onlara güç sağlamak için gereken ısı bir propan yakıt brülörü, düşük voltajlı bir DC elektrikli ısıtıcı veya elektrikle çalışan bir elektrikli ısıtıcı ile sağlanır. Daha yaygın buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinin aksine, bir absorpsiyonlu buzdolabında hareketli parça yoktur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.