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(技術士キーワード)マイクロガスタービン

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概要

 発電出力が概ね200kW以下で回転数が60000~120000min-1の高速発電機を備えた超小型ガスタービンのことをいいます。

原理

 ①圧縮機で空気を加圧

 ②燃焼器で加圧空気を用いて燃料を燃焼

 ③高温高圧でガスタービンを回転

 ④ガスタービンに接続された発電機で電力を得る

特徴

 マイクロガスタービン大型ガスタービン
圧縮比3~511~23
燃焼温度(℃)700~9001100~1500
回転数(rpm)60,000~120,0003,000~10,000
出力(kW)20~200≧10,000
サイクル再生サイクルコンバインドサイクル
熱回収形態温水蒸気
大型ガスタービンとの比較

 ①高効率:大型ガスタービンを単純に小型化した場合より、発電効率が約20%向上する。

 ②コンパクト:部品点数が少なくシンプルな構造

 ③環境に優しい:ばいじん、NOx、炭化水素化合物の発生が往復動熱機関に比べて少ない。

課題・問題点・解決策

全体的な効率向上

問題点

 燃焼器出口温度は現在の金属翼で無冷却方式を採用する限り、950℃を超えることができない。

解決策

 セラミック翼の採用:1300℃級の燃焼温度が可能。

 ただし、靱性、耐久性、コストに問題あり。

部分負荷に対する効率向上

問題点

 定格回転数を採用した一軸ガスタービンの場合、負荷の大小に関係なく常に一定の動力が圧縮機で消費される。

解決策

 圧縮機の変速:インバータを用いた周波数調整を行う。

コスト低減

問題点

 新規導入の際、本体コストに加え、系統連系設備コストが発生する。

解決策

 系統連系への簡素化

応用例

①分散電源

 40kWクレス:コンビニ、数個単位の住宅

 80kWクラス:レストラン、小規模スーパーマーケット

 200kWクラス:中規模レストラン、病院

②予備電源、可搬用電源

今後の展望

 スマートシティ、電力網未整備地区電源、コージェネレーションの導入が期待されている。



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