توربین های گازی ماشین های پیچیده و قدرتمندی هستند که کاربردهای مختلفی در صنایع مختلف از جمله هوانوردی، تولید برق و پیشران دریایی دارند. آنها با استفاده از چرخه ترمودینامیکی برای تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به کار مکانیکی عمل می کنند.
در این مقاله، به بررسی انواع مختلف توربین های گازی، نحوه عملکرد آنها و پیشرفت های تکنولوژی در توسعه آنها می پردازیم. همچنین، چشم انداز آینده توربین های گازی و نقش آنها در تولید انرژی پایدار را بررسی خواهیم کرد.
هدف از این مقاله ارائه یک مرور جامع و آموزنده در مورد توربین های گازی ، کلاس بندی توربین های گازی برای خوانندگان با دانش فنی متوسط است.
انواع مختلف توربین‌های گازی چه هستند و بر چه اساسی طبقه‌بندی می‌شوند؟
توربین های گازی ماشین های شگفت انگیزی هستند که برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. بیایید انواع مختلف و طبقه بندی آنها را بررسی کنیم:
موتورهای توربوجت: ساده ترین نوع توربین گازی هستند و به طور عمده در پیشرانه هواپیما استفاده می شوند.
هوای ورودی متراکم شده، با سوخت مخلوط شده و در محفظه احتراق مشتعل می شود.
گازهای خروجی با سرعت بالا به طور مستقیم نیروی پیشران ایجاد می کنند.
موتورهای توربوجت دارای نسبت بای پس پایین (حداقل هوای عبوری از کنار هسته موتور) هستند.
موتورهای توربوپراپ: به طور معمول در هواپیماهای کوچک و هواپیماهای مسافربری منطقه ای استفاده می شوند.
این موتورها هسته توربین گازی را با یک جعبه دنده برای به کار انداختن ملخ ترکیب می کنند.
در سرعت ها و ارتفاعات پایین کارآمد هستند.
موتورهای توربوشفت: در بالگردها، پیشران دریایی و تولید برق استفاده می شوند.
شفت خروجی تجهیزات خارجی (مانند روتور بالگرد یا ژنراتور) را به حرکت در می آورد.
دارای نسبت توان به وزن بالا هستند.
موتورهای توربوفن: به طور گسترده در هواپیماهای تجاری مورد استفاده قرار می گیرند.
فن بزرگ با دور زدن قسمتی از هوا به دور هسته، نیروی پیشران اضافی ایجاد می کند.
برای بهبود راندمان دارای نسبت بای پس بالا هستند.
توربین های گازی مشتق شده از موتور هواپیما: از موتورهای هواپیما گرفته شده اند اما برای استفاده صنعتی تطبیق داده شده اند.
در نیروگاه ها، خطوط لوله گاز طبیعی و سکوهای فراساحلی استفاده می شوند.
دارای بازده بالا و راه اندازی سریع هستند.
توربین های گازی سنگین: توربین های گازی صنعتی بزرگ برای تولید برق.
در نیروگاه های سیکل ترکیبی استفاده می شوند.
خروجی و بازده بالا دارند.
توربین های گازی یکپارچه: ترکیب توربین های گازی با سایر فناوری های تولید برق (مانند توربین های بخار).
در نیروگاه های بزرگ استفاده می شوند.
باعث افزایش کلی بازده می شوند.
این طبقه بندی ها عواملی مانند کاربرد، نسبت بای پس و طراحی را در نظر می گیرند. توربین های گازی در هوانوردی، تولید برق، پیشران دریایی و موارد دیگر کاربرد دارند.
چه فناوری‌های نوینی در توسعه‌ی توربین‌های گازی به کار رفته است؟
آخرین پیشرفت های تکنولوژی در توسعه توربین های گازی بر ارتقاء بازدهی، عملکرد و سازگاری زیست محیطی آن ها تمرکز دارد. در اینجا به برخی از حوزه های کلیدی نوآوری اشاره می کنیم:
انعطاف پذیری عملیاتی: توربین های گازی مدرن برای تغییرات سریع بار طراحی می شوند تا ماهیت متناوب منابع انرژی تجدید پذیر را تکمیل کنند. این شامل قابلیت های راه اندازی و خاموش شدن سریع، و همچنین توانایی واکنش کارآمد به تغییرات بار است.
انعطاف پذیری سوخت: تحقیقاتی در حال انجام است تا امکان احتراق انواع سوخت ها مانند هیدروژن، آمونیاک، متان سنتزی و سایر سوخت های سبز را در توربین های گازی فراهم کند. این برای ادغام توربین های گازی در سیستم انرژی بدون کربن آینده بسیار مهم است.
هیبرید سازی: فشار به سمت هیبرید کردن فناوری توربین گازی با انرژی های تجدید پذیر و ذخیره سازی انرژی وجود دارد. این امر به سیستم های برق رسانی انعطاف پذیرتر و مقاوم تری منجر می شود که می توانند از منابع انرژی متعدد استفاده کنند.
افزایش بازده انرژی: تلاش هایی برای کارکرد توربین های گازی با بازده انرژی بالاتر در حال انجام است. این شامل بهبود در طراحی و ساخت موتورهای توربین گازی می شود.
ساخت پیشرفته: از ساخت افزودنی (چاپ سه بعدی) برای ایجاد قطعات پیچیده توربین با کارآمدی بیشتر استفاده می شود که می تواند منجر به قطعات سبک تر و بادوام تر شود.
سیستم های خودکار: انتظار می رود ادغام سیستم های بسیار خودکار در عملیات توربین گازی، عملکرد را بهبود بخشد و نیاز به دخالت انسان را کاهش دهد.
امنیت سایبری: با اتصال بیشتر توربین های گازی و وابستگی آنها به فناوری های دیجیتال، امنیت سایبری به جنبه ای ضروری در توسعه آنها تبدیل می شود.
آلایندگی صفر: هدف سیستم های آینده دستیابی به آلایندگی صفر یا ادغام راه حل های جذب، استفاده و ذخیره کربن (CCUS) برای به حداقل رساندن تأثیر زیست محیطی آنها است.
این پیشرفت ها، آینده فناوری توربین گازی را شکل می دهد و آن را با چشم انداز در حال تغییر انرژی سازگارتر می کند و به دستیابی اهداف جهانی پایداری کمک می کند.مطلب مرتبط : توربین گازی چیست و چگونه کار می کند؟
آینده‌ی توربین‌های گازی چگونه پیش‌بینی می‌شود؟
چشم انداز آینده برای توربین های گازی کاملاً امیدوارکننده است و چندین روند نشان دهنده اهمیت مداوم آنها در ترکیب انرژی جهانی است:
کربن زدایی: انتظار می رود توربین های گازی نقش حیاتی در کربن زدایی بخش برق ایفا کنند. با خروج نیروگاه های زغال سنگی از مدار، نیروگاه های گازی که اغلب مجهز به توربین های گازی هستند، به احتمال زیاد جایگزین آنها می شوند، به ویژه در مناطقی که منابع انرژی تجدیدپذیر هنوز به طور کامل قابل اعتماد نیستند.
ثبات بازار: پیش بینی می شود بازار توربین گازی در میان مدت به سطح قبل از کرونا بازگردد و باثبات باقی بماند. این ثبات ناشی از جایگزینی توربین های گازی قدیمی و اجرای تاسیسات جدید برای پاسخگویی به تقاضای روزافزون برق در سراسر جهان است.
پیش بینی فروش: پیش بینی فروش توربین های گازی در دهه آینده مثبت است. انتظار می رود تقاضا برای استفاده از گاز طبیعی و در نتیجه تقاضا برای توربین های گازی به عنوان منبع انرژی، عامل اصلی تولید در آینده باشد.
توربین های گازی کوچک: چشم انداز برای توربین های گازی کوچک (در محدوده 1 تا 10 مگاوات) تا حد زیادی مثبت است، تحلیل بازار نشان دهنده کاهش جزئی در ارزش و تولید واحد در کوتاه مدت اما رشد کلی مثبت تا سال 2027 است. با این حال، این توربین ها با رقابت شدیدی روبرو هستند.
افزایش تقاضا: سال 2023 شاهد افزایش فروش توربین های گازی بود، سازندگان اصلی تجهیزات (OEM) از تقاضای بالاتر، انباشت سفارشات بیشتر و زمان تحویل طولانی تر خبر دادند. این روند نشان دهنده رو به رشد بودن بازار توربین های گازی است.
این بینش ها نشان می دهد که توربین های گازی همچنان به عنوان جزء ضروری تولید برق باقی خواهند ماند، همگرایی منابع انرژی تجدیدپذیر را با برآورده کردن نیازهای انرژی در حال رشد جهان متعادل می کنند و در عین حال به سمت آینده ای پایدارتر حرکت می کنند.
و اما در پایان ، این منابع برای بهتر نوشتن این مطلب به ما کمک کردند :
انتهای مطلب
