Паливні електростанції

Паливні електростанції

Завдяки винайденню динамоелектричного принципу і винаходу динамо-машини, Вернер фон Сіменс заклав фундамент для подальшого розвитку електротехнічної галузі, у тому числі, технологій будівництва електростанцій. Компанія Сіменс працює в цій сфері вже більше 135 років. 

1866 рік: динамо-машина

Динамо-машина, найголовніший винахід Вернера фон Сіменса. Вернер Сіменс у 1856 р. вніс найважливіше удосконалення в конструкцію магнітоелектричної машини, а саме в конструкцію рухомих магнітних котушок і їх залізних сердечників. Такі котушки із залізом всередині називаються якорем. Сіменс надав якорю зручнішу форму у вигляді «подвійного Т». Якір обертається між полюсами магнітів, що щільно охоплюють його. 

 

У 1866 році Вернер фон Сіменс здійснив одне зі своїх найважливіших відкриттів. Правильно підібраний контур ланцюга дозволив використовувати для виробництва електроенергії так зване самозбудження, яке і допомагало «оживити» електромагніти. Так був відкритий динамоелектричний принцип і винайдена динамо-машина. З'явилася можливість генерувати електроенергію в небувалих масштабах.

 

Тим не менш, для виведення цього продукту на ринок знадобилося більше десяти років, які пішли на подолання безлічі перешкод: від вирішення проблем з ізоляцією до управління різними фізичними явищами, наприклад, вихровими струмами, які приводили до перегріву пристрою і надмірної втрати енергії.

1927 рік: котел Бенсона

У XIX столітті при експлуатації великих парових котлів часто відбувалися серйозні інциденти. З такою кількістю води і при такому високому тиску пари в котлі будь-які дефекти матеріалів або виготовлення могли стати причиною вибуху.

 

У 1922 році Марк Бенсон запатентував котел для перетворення води в пар під високим тиском. Він займав менше місця у порівнянні з колишніми котлами, а також був більш безпечним і керованим. Через рік компанія Сіменс придбала цей патент. Однак з'ясувалося, що для створення дійсно безпечного парогенератора надвисокого тиску модель Бенсона потрібно доопрацювати. Пуск першого комерційного котла Бенсона виробництва Сіменс відбувся в 1927 році на кабельному заводі "Гартенфельд" в Берліні.

 

Але так як виробництво парогенераторів не було пріоритетним напрямком діяльності компанії, кілька років потому Сіменс передав ліцензію на виробництво котлів за технологією Бенсона підприємствам, що спеціалізуються на випуску цієї продукції.

1931 рік: електростанція "Крафтверк Вест", Берлін

У зв'язку із зростанням споживання електроенергії після Першої світової війни берлінська енергетична компанія "Берлінер Еліктріцітетсверке" (Berliner Elektrizitätswerke) визнала за необхідне побудувати нову електростанцію в західній частині міста, поруч з великим районом Сіменсштадт. Контракт був укладений з компанією "Сіменс-Шукертверке" (Siemens-Schuckertwerke).

 

До будівництва приступили в 1928 році, і вже через чотири роки нова станція «Крафтверк Вест» (Kraftwerk West, сьогодні – теплоелектростанція Heizkraftwerk Reuter) почала забезпечувати електрикою західні райони міста. 

Її потужність склала 228 мегават (МВт), вона стала другою за величиною в Берліні і найсучаснішою в Європі. Застосування на цій електростанції нових технологій дозволило використовувати значно потужніші котли, які могли працювати на низькосортному вугіллі. Рівень викидів небезпечного летючого попелу при цьому був мінімальним. 

 

 

 

1974 рік: атомна електростанція "Бібліс"

У 1955 році в Німеччині було знято заборону на ядерні дослідження. Компанія Сіменс змогла зайнятися проектуванням атомних електростанцій. Всього через чотири роки в мюнхенському районі Гархінг заробив невеликий дослідницький реактор. Потім в 1965 році з'явився багатоцільовий дослідний реактор в місті Карлсруе. З його допомогою планувалося накопичити досвід з таких пов'язаних з роботою атомних електростанцій питань, як зміна властивостей матеріалів при тривалому використанні, вартість обладнання та експлуатації, а також забруднення навколишнього середовища.

 

Першим комерційним успіхом цієї технології можна назвати відкриття в 1972 році атомної електростанції «Штаде» (Stade) на 660 МВт. Це була перша АЕС, яка дозволяла виробляти електрику з меншими витратами в порівнянні з традиційними електростанціями, що стало стимулом для встановлення нових рекордів у цій сфері.

 

Два роки потому почалася дослідна експлуатація блоку атомної електростанції "Бібліс" (Biblis) поблизу міста Вормса. На той момент це була найбільша АЕС у світі,  потужність якої перевищувала 1200 МВт. Цього було достатньо для забезпечення електрикою міста з населенням більше двох мільйонів чоловік разом з промисловими підприємствами.

1993 рік: електростанція комбінованого циклу "Рай Хаус" у Великобританії

Технологія комбінованого циклу, в якій поєднуються газові та парові турбіни, вирізняється особливою економічною ефективністю та екологічною безпекою і успішно застосовується по всьому світу. Вона передбачає використання залишкового тепла газової турбіни для виробництва пари, що забезпечує роботу парової турбіни на наступному етапі циклу. На сьогоднішній день ККД цієї технології перевищує 60 відсотків. 

У 1993 році компанія Сіменс достроково здала замовнику електростанцію комбінованого циклу «Рай Хаус» (Rye House) в Англії, завершивши будівництво всього за 30 місяців. При рівні експлуатаційної готовності понад 90 відсотків, об'єкт мав більш високі експлуатаційні характеристики у порівнянні з іншими англійськими електростанціями, що працювали на газу.  

 

 

У 1995 році електростанція "Рай Хаус" стала єдиною в Європі, що отримала премію "Проект року" за версією американського журналу Power Engineering International за максимально інноваційний підхід до проектування і будівництва, а також безвідмовну роботу об'єкта.

2009 рік: найпотужніша газова турбіна у світі

У 2009 році компанія Сіменс провела пробний пуск найпотужнішої в світі газової турбіни SGT5-8000H на електростанції «Іршинг 4» (Irsching 4) у Баварії. Через понад 1500 годин експлуатації, понад 1200 з яких при повному навантаженні, і аналізі всіх результатів вимірювань, номінальна потужність турбіни в простому циклі була збільшена з 340 МВт до 375 МВт. Це забезпечило підвищення потужності електростанції комбінованого циклу до рівня понад 570 МВт, що, наприклад, достатньо для постачання електроенергією такого великого міста, як Гамбург.
 

Установка комбінованого циклу на електростанції "Іршинг 4" була здана в експлуатацію в 2011 році, і під час тестового прогону її ККД досяг 60,75%. Це стало ще одним світовим рекордом цієї турбіни. Такого результату раніше не вдавалося досягти ні на одній з електростанцій, що працюють на викопному паливі.

2016 рік: електростанція комбінованого циклу "Лаусвард"

Високоефективні електростанції комбінованого циклу є ідеальним доповненням для станцій, що використовують відновлювані джерела енергії, такі як вітер і сонце. Вони дозволяють компенсувати коливання виробництва електроенергії, які характерні для даного типу станцій. У 2016 році компанія Сіменс здала муніципальній компанії «Штадтверке Дюссельдорф АГ» (Stadtwerke Düsseldorf AG) побудовану під ключ електростанцію комбінованого циклу «Лаусвард» (Lausward) із застосуванням газової турбіни H-класу.

Станція відразу ж встановила три нових світових рекорди. В ході приймальних вимірювань максимальна корисна потужність досягла 603,8 МВт, а електричний ККД – 61,5%. Крім того, блок «Фортуна» дозволяв передавати до 300 МВт теплової енергії в мережу центрального опалення Дюссельдорфа. Це абсолютний рекорд для електростанції, що має всього одну газову і одну парову турбіну.

Загальний коефіцієнт використання газового палива збільшився до 85 відсотків. Серцем цієї електростанції комбінованого циклу стала високопродуктивна газова турбіна SGT5-8000H компанії Сіменс.