Mašinos

Dujų turbina yra vienas iš svarbiausių  mechanizmų kombinuoto ciklo elektrinėje. Duju turbinos yra šiluminiai varikliai, kuriuose sukuriamas sukimo momentas arba traukos jėga. Dujų turbinos agregatas susideda iš vienos ar keliu kompresorių ir turbinų, taip pat iš darbinio kūno įkaitinimo įrenginio (deginimo kameros esant atviram ar pusiau atviram procesui arba kaitintuvo esant uždaram procesui).

Dujų turbinos dirba pagal Džaulio-Braitono ciklą.

Suspaustas kuro ir oro mišinys yra deginamas ir aukšto slėgio degimo produktai perduoda mechaninę energiją dujų turbinai, besukančiai elektros generatorių.

Dujų turbinos yra pastaraisiais metais išpopuliarėjęs kogeneracijos įrengimų tipas
Paprastai būna nuo 1 iki 100 MW elektros generavimo galios. Pastaruoju metu buvo pakankamai išvystyta ir mažesnių (nuo 250 kW) dujų turbinų technologija.

Oras degimui arba oro-kuro mišinys paprastai yra suspaudžiamas kompresoriumi, varomu tos pačios dujų turbinos. Oro į degimo kamerą yra tiekiama 3-4 kartus daugiau, nei reikia degimo procesui įvykti. Tai daroma, siekiant užtikrinti pakankamą dujų trakto aušinimą.

Po dujų turbinos išsiplėtę 450C⁰ -550C⁰ temperatūros degimo produktai paprastai yra panaudojami šilumai generuoti, technologijai (džiovinimui) arba garui, sukančiam garo turbiną generuoti (kombinuoto ciklo kogeneraciniuose įrengimuose).

Šilumos ir elektros energijos generavimo santykis svyruoja nuo 1,5:1 iki 3:1, priklausomai nuo dujų turbinos tipo. Perteklinis oras degimo produktuose gali būti papildomai sudeginamas, tuo pakeldamas degimo produktų temperatūrą virš 1000C⁰, o generuojamos šilumos ir elektros santykį virš 5:1, bendrą kuro išnaudojimo efektyvumą iki 95%. Elektros energijos generavimo efektyvumas paprastai siekia 25-35% nuo naudojamo kuro šilumos. Populiariausias kuras – gamtinės dujos. Taip pat būna dujų turbinos, pritaikytos deginti suskystintas dujas, naftą, žemės dujas, biodujas, tačiau reikalaujama, kad dujos būtų išvalytos nuo priemaišų, ardančių dujų turbinos mentes.

Dujų turbinos pasižymi dideliu akustiniu triukšmu, todėl yra rekomenduojama jas talpinti uždarose, akustiškai apsaugotose patalpose. Siekiant sumažinti NOx emisijas, kartais naudojama švaraus garo įpurškimo į degimo kamerą technologija. Gana paprastai, lyginant su garo turbinomis, įrengiama sistema. Be to pastaruoju metu greitai besivystanti dujų turbinų technologija smarkiai atpigo ir tapo ypatingai patikima. Tai leido dujų turbinoms tapti populiariausiu kogeneracijos įrengimų tipu Vakarų Europoje ir JAV.

Per metus viršutinę Žemės atmosferos ribą pasiekia 5,6×1024 J saulės energijos srautas. Žemės atmosfera atspindi 35% šios energijos atgal į kosmosą, o likusi energija sušildo žemės paviršių, naudojama garavimo – kritulių cikle, bangų, vėjo, oro ir vandenyno srovių susidarymui. Saulės energija patekusi į atmosferą , Žemės paviršiuje  sąlygoja visus klimatinius procesus:

• 46% energijos tenka sausumos ir vandenynų paviršiaus šildymui;
• 23% – vandens judėjimo ciklui;
• 1% – vėjų ir okeanų srovių susidarymui;
• 0,0023% – augaų fotosintezei.

Visas į Žemę išspinduliuojamos Saulės energijos kiekis per laiko vienetą yra lygus Žemės skerspjūvio (  π R² ) ir Saulės konstantos sandaugai, o vidutinis lyginamasis spinduliavimo intensyvumas vadinamas Žemės izoliacija  , yra lygus šios energijos ir Žemės rutulio paviršiaus ploto  ( 4 π R² ) santykiu : tai yra 342 W/m² .

Saulės energijos spinduliavimo tankis , pasiekiantis Žemės atmosferos paviršių ( 1367 W/ m² ).

Metinis, pasiekiančios žemę, saulės energijos kiekis yra 1,05×1018 kWh, sausumai tenka 2×1017 kWh. Be ekologinio pakenkimo aplinkai galima panaudoti 1,5% (1,62×1016 kWh/)m². Tai ekvivalentu 2×1012 t sąlyginio kuro. Visas šiuo metu išgaunamas pasaulyje organinis kuras taip pat susidarė fotosintezes reakcijų metu, veikiant saulės energijai. Saulės radiacijos srautas žemės paviršiuje pasiskirsto labai netolygiai. Vidutinis srauto tankis yra 210 – 250 W/m² subtropiniuose rajonuose ir dykumose, 130 – 210 W/m² vidutinėse platumose ir 80 – 130 W/m² šiaurėje.

Saulės energijos potencialas Lietuvoje

Lietuvos geografinė platuma nėra tokia palanki Saulės energijai panaudoti kaip šalys, esančios arčiau ekvatoriaus, tokios kaip pvz: Malta, Kipras. Lietuvos Saulės energija, patenkanti į Žemės paviršių, išsisklaido žymiai didesniame paviršiaus plote negu tose geografinėse platumose, kuriose vidurdienį Saulė stovi zenite.Saulės spinduliai čia taip pat nueina ilgesnį kelią atmosferoje ir todėl patiria kur kas didesnių absorbcijos ir difuzijos nuostolių.

Lietuvoje metinis Saulės energijos kiekis, krentantis į horizontalų 1 m² ploto paviršių, truputį didesnis nei 1000kW/m. Atskirais metais šis kiekis gali šiek tiek svyruoti tiek į vieną pusę , tiek į kitą pusę.

Elektros energijos gamybos potencialas, naudojant šiuo metu labiausiai paplitusius kristalinio silicio saulės elementų modulius ,orientuotus pietų kryptimi ir nukreiptus į horizontą optimaliu kampu,vidutiniškai siekia 870kWh/Wp.Kadangi 1 kWp galios saulės elementų modulis užima apie 8 m² plotą,elektros energijos ekvivalentas Saulės energijai visos šalies mastu būtų 7,06*10⁶ GWh

Šiuo aspektu Lietuva patenka į labai palankią Saulės spinduliuojamos energijos anomalijos zoną.Tam ypač palanki visa šiaurinė ir didžioji dalis vakarinės pusės.Čia metinė Saulės spinduliavimo energija siekia 1300kWh/kWp.

Saulės energiją tiesiogiai panaudoti apsunkina tiek metų,tiek ir paros Saulės energijos intensyvumo netolygus pasiskirstymas. Didžiausias intensyvumas – gegužės , birželio , liepos mėnesiais. Mažiausias – gruodžio , lapkričio , sausio mėnesiais.

Didelę įtaką Saulės energijos intensyvumui turi klimatinės sąlygos.Meteorologiniai stebėjimai rodo ,kad saulėtų dienų skaičius Lietuvoje pasiskirstęs nevienodai.Daugiausia saulėtų valandų per metus Nidoje – 1900, mažiausia – rytiniame šalies pakraštyje – 1650.