Inleiding STEG-centrale

 

Een STEG bestaat in hoofdzaak uit een gasturbine, een recuperatiestoomketel, een stoomturbine en een alternator.

1.    De gasturbine drijft rechtstreeks een alternator aan, om elektriciteit te produceren.

2.    We herbenutten de hete uitlaatgassen van de gasturbine om, via een recuperatiestoomketel, een stoomturbine met alternator aan te drijven. Hierdoor wordt nog eens extra elektriciteit opgewekt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Een gasturbine op zich haalt slechts een beperkt rendement. De STEG-techniek brengt daar verandering in. De opbrengst verhoogt immers, door de restwarmte van de hete uitlaatgassen te recuperen om er stoom mee op te wekken.

Het STEG-pakket is dus samengesteld uit twee grote blokken: een gasturbine waaraan als het ware een klassiek thermische centrale is gekoppeld. Alleen is de klassieke stoomketel, waar anders fossiele brandstoffen worden verstookt, vervangen door een recuperatiestoomketel zonder bijkomende verbranding.

Door dit principe ligt het rendement van een STEG-centrale op 53%. Het ligt een pak hoger dan bij een klassieke thermische centrale. Hier bedraagt het rendement slechts 40%.  

 

De verschillende onderdelen

De brandstof aanvoeren

Aardgas is de basisbrandstof van de STEG-centrale. Je hebt er echter wel nog altijd CO2 uitstoot van, maar dit is half keer zoveel als de uitstoot van een gewone thermische centrale.

Het gas die toekomt, staat onder een druk van 70bar wat echter te veel is voor rechtstreeks gebruik in een gasturbine. Daarom vermindert een ontspanstation de druk tot 17bar.

 

Elektriciteit en recuperatiewarmte produceren

Een gasturbine kan je vergelijken met een jetmotor van een vliegtuig. Ze bestaat uit drie delen: de compressor, de verbrandingskamer en de turbine.

Nodig voor de verbranding zijn brandstof (=aardgas) en verbrandingslucht. Een meertrapscompressor zuigt, via een luchtfilter lucht aan uit de omgeving, en perst die samen tot een druk van 11bar; tegelijk neemt de temperatuur toe. In de verbrandingskamer spuiten branders aardgas bij de samengeperste lucht; het gasmengsel ontbrandt. De hete verbrandingsgassen nemen hierdoor sterk in volume toe, en brengen de schoepen van de turbine aan het draaien. Die zorgt zowel voor de aandrijving van de compressor als van de alternator: hier wordt elektriciteit opgewekt. Dat levert 150MW per alternator op.

">">

 

De recuperatiestoomketel

De uitlaatgassen verlaten de gasturbine bij een temperatuur van ongeveer 540°C. Ze bevatten dus nog vrij veel thermische energie. Precies met die restwarmte slaagt STEG erin om, via een stoomturbine, bijkomende elektriciteit op te wekken.

 

Daartoe leiden we de uitlaatgassen naar een recuperatiestoomketel. Hier wordt water omgezet in stoom, maar in tegenstelling tot een klassieke stoomketel, heeft zo’n recuperatieketel geen bijkomende verbranding nodig. Er is dus geen vuurhaard, enkele gerecupereerde rookgassen stromen door de ketel.

Water omzetten tot stoom: dat gebeurt in meerdere stappen. Eerst verwarmen we gedemineraliseerd “voedingswater” in de economisers op tot aan het kookpunt. Via een “stoomtrommel” pompen we dat water naar de verdamper: het water gaat daar over in “verzadigde” stoom. Vervolgens wordt die stoom extra verhit in oververhitters. Tenslotte mengen we de “droge” stoom, afkomstig van de recuperatieketel om vervolgens een stoomturbine aan te drijven.

De rookgassen verlaten de recuperatieketel via een voorverwarmer, die het koude voedingswater vooraf opwarmt. Uiteindelijk is de temperatuur van de rookgassen in de schoorsteen gedaald tot zo’n 100)C: De bruikbare energie is maximaal benut.

 

De stoomturbine

Stoom verlaat de recuperatiestoomketel en drijft een stoomturbine aan. Die bestaat, net als een gasturbine, uit een reeks schoepen gemonteerd op een as; maar nu zorgt de stoom voor de aandrijving.

De turbine omvat twee lichamen: een hogedruk en een lagedruk. Zo ontspant d stoom in twee opeenvolgende fasen. In het hogedruklichaam vermindert de druk van 80 tot 7bar. De lagedrukstoom aan de uitgang van de hogedrukturbine, wordt dan gemengd met stoom afkomstig van de lagedrukkring van de recuperatieketel. Dat stoommengsel “ontspant” tenslotte in het lagedruklichaam tot een druk van amper 0,06bar.

 

Condensor

De De stoom die de lagedrukturbine verlaat, heeft geen bruikbare energie meer: druk en temperatuur zijn immers minimaal. Die energiearme stoom laten we niet ontsnappen. We leiden hem naar een condensor.Hier condenseert hij tot water bij een zeer lage druk. Dat verbetert het energierendement, en meteen kan het condensaat opnieuw als voedingswater dienen, in een gesloten kring dus. Zo’n condensor is een warmtewisselaar met duizenden buisjes, waardoor fris koelwater stroom. De stoom glijdt tussen die buisjes en condenseert bij contact ermee. Tenslotte stuwen pompen het condensaat opnieuw naar de recuperatiestoomketel: zo is de waterstoom-kring rond.

 

     Om te koelen is veel koelwater nodig. Dat wordt betrokken uit een waterloop in de buurt. Vandaar dat elektriciteitscentrales bij voorkeur vlakbij een rivier of stroom met een hoog debiet liggen. Dan kunnen ze zelfs koelen in “open kring”: het benutte koelwater vloeit opnieuw in de waterloop, zonder dat het milieu daar scharde onder lijdt. Maar die voorwaarde is niet steeds vervuld. Wanneer het debiet van de waterloop te klein is, kan de temperatuur hoger oplopen dan goed is voor het leefmilieu. Daarom moeten gepaste maatregelen voorzien worden. à koeltoren gebruiken. Deze verlaagt de temperatuur. Bovendien kan een groot deel van het koelwater, in gesloten kring, worden herbenut. Het gebruik van koelwater uit het kanaal is dus beperkt.

 

Alternator en transformator

 

     A) Zowel de stoomturbine als de beide gasturbines drijven ieder een alternator aan. Zo’n alternator bestaat uit een rotor die ronddraait binnen een vaste stator. De rotor is een sterke elektromagneet, die door een gelijkstroombron wordt gevoed: de bekrachtiger. De stator bestaat uit een vaste holle cilinder met koperen wikkelingen, waarin een driefasige wisselspanning wordt opgewekt door de draaibeweging van de rotor. Aan de uitgang van de alternator bedraagt de spanning 15kV.  

     B) Om de elektriciteit met zo min mogelijk verliezen naar de gebruikers te brengen, voeren we de spanning op tot 380kV. Daarvoor zorgen transformatoren. Via een hoogspanningsstation wordt de elektriciteit naar het koppelnet geleid, om tenslotte de diverse klanten op de gewenste spanning te bereiken.

 

Een STEG-centrale levert 460MW elektriciteit.