Flexibilní parní turbíny podporují provoz obnovitelných zdrojů

Podíl přímé výroby elektrické energie z obnovitelných zdrojů – zejména fotovoltaických a větrných elektráren – v posledním desetiletí stoupl a navýšilo se i energetické využití biomasy. To klade nové nároky i na provoz klasických tepelných a vodních elektráren, ke slovu se tak dostávají technologické inovace. Český výrobce parních turbín Doosan Škoda Power je koordinátorem mezinárodního konsorcia FlexTurbine, které sdružuje 21 průmyslových a akademických partnerů ze 7 evropských zemí, a klade si za cíl společně vyvinout nové komponenty pro parní a plynové turbíny, jež umožní bezproblémový flexibilní provoz v doposud využívaných elektrárnách.

„Provoz fotovoltaických a větrných elektráren by nemohl být úspěšný, kdyby se klasické tepelné a vodní elektrárny neuměly vypořádat s častými výkonovými změnami či vysokým počtem startů turbíny s krátkými najížděcími časy,“ vysvětluje Luboš Prchlík, ředitel technického úseku Doosan Škoda Power. Dalšími požadavky jsou například vysoká flexibilita provozu, okamžitá dostupnost výkonu nebo zajištění dlouhodobého provozu na částečných nebo minimálních výkonech při zachování vysoké účinnosti a bezpečnosti provozu.

Energetické bloky s lopatkovými turbínami jsou schopny takové požadavky zvládnout jen za předpokladu výrazných technologických inovací. Avšak vzhledem k tomu, že ceny silové elektřiny se v Evropě drží poměrně nízko, jsou investice do nových zdrojů omezené. „Stávající zdroje obvykle nebyly projektovány na dnešní způsob provozu, proto je nutné neustále monitorovat a vyhodnocovat životnost jednotlivých komponent v závislosti na reálném provozu elektrárny. Daří se nám navrhovat technická opatření, která prodlužují životnost stávajících zdrojů, a vyvíjet nové metody ekonomicky efektivního zajištění inspekce a servisu,“ konstatuje Luboš Prchlík.

Evropské granty podporují vývoj flexibilních lopatkových strojů

Dlouholetý technologický vývoj v Doosan Škoda Power a spolupráce se zahraničními partnery vedla ve vytvoření mezinárodního projektu. Konsorcium FlexTurbine, které bylo podpořeno grantem Evropské komise v rámci programu Horizon 2020, výzvy „Highly flexible and efficient fossil fuel power plants”, se zabývá společným vývojem komponent parních a plynových turbín. Tvoří ho 21 průmyslových a akademických partnerů ze 7 evropských zemí, včetně světové špičky výrobců parních a plynových turbín (vedle Doosan Škoda Power také General Electric, Siemens, Ansaldo Energia, MAN Turbo).

Český tým se například 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 lopatkování turbíny,“ vysvětluje Luboš Prchlík.

Podporu sítě zajišťují malé stroje s kogenerací tepla

Dalším zajímavým směrem, kterým se ubírá energetika (a to zvláště v zemích severní Evropy), 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. „Novou výzvou jsou bloky schopné plynulého přechodu z plně kondenzačních do plně odběrových provozů. Díky využívání plně odpojitelných turbínových dílů lze dosáhnout 100% funkčnosti na obou protipólech požadovaného řešení, tedy plné výroby elektrické energie či plné dodávky tepla,“ popisuje Luboš Prchlík.

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.