Vety kaasuturbiinien polttoaineena
Komokallio, Matias (2022)
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022101321174
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022101321174
Tiivistelmä
Insinöörityössä selvitettiin kaasuturbiinien kykyä käyttää vetyä polttoaineena sekä vaadittavia muutoksia voimalaitoksen ja kaasuturbiinin tasolla vedyn käytön mahdollistamiseksi. Työ perustuu laajalti kirjallisuuteen, raportoituihin käyttökokemuksiin sekä asiantuntijoiden tekemiin laboratoriokokeisiin ja analyyseihin.
Työssä tarkastellaan aluksi kaasuturbiinin sekä vedyn teoriaa. Näiden avulla havainnollistetaan vedyn aiheuttamia muutoksia palamiseen sekä kaasun ominaisuuksiin ja vertaillaan eri vety-maakaasuseosten muuttuvia ominaisuuksia kaasuturbiinin turvallisen toiminnan takaamiseksi. Kaasuturbiinivoimaloita voidaan jälkiasennusten avulla muuttaa toimimaan vety-maakaasuseoksella tai puhtaalla vedyllä.
Työssä selvitettiin voimalaitoksen ja kaasuturbiinin kannalta tarvittavia muutoksia sekä jälkiasennusten määrää eri vetypitoisuuksille. Tuloksista selviää, että jälkiasennusten määrä pysyy alhaisena vetypitoisuuden ollessa 5–20 til-%. Vetypitoisuuden kasvaessa yli 20 til-%:iin ja sen yli jälkiasennusten määrä kasvaa kaasun ominaisuuksien sekä palamisominaisuuksien muutosten seurauksena.
Insinöörityön lopussa vertaillaan vetypolton kannattavuutta maakaasuun verrattuna. Tuloksista huomattiin, että vedyn hinnan tulisi laskea noin alle 2 €:oon/kg, jotta vedystä tulisi kannattavampaa maakaasuun verrattuna. Vedyn kilpailukykyä parantavat kiristyvät päästörajoitukset, kaasuturbiinivalmistajien vetyteknologian kehitys ja vedyn tuotannon korkeat kasvuodotukset vuoteen 2030 mennessä valtioiden tukiessa vetyteknologian kehitystä sekä odotettu hinnanlasku tuotannon kasvamisen seurauksena.
Työssä tarkastellaan aluksi kaasuturbiinin sekä vedyn teoriaa. Näiden avulla havainnollistetaan vedyn aiheuttamia muutoksia palamiseen sekä kaasun ominaisuuksiin ja vertaillaan eri vety-maakaasuseosten muuttuvia ominaisuuksia kaasuturbiinin turvallisen toiminnan takaamiseksi. Kaasuturbiinivoimaloita voidaan jälkiasennusten avulla muuttaa toimimaan vety-maakaasuseoksella tai puhtaalla vedyllä.
Työssä selvitettiin voimalaitoksen ja kaasuturbiinin kannalta tarvittavia muutoksia sekä jälkiasennusten määrää eri vetypitoisuuksille. Tuloksista selviää, että jälkiasennusten määrä pysyy alhaisena vetypitoisuuden ollessa 5–20 til-%. Vetypitoisuuden kasvaessa yli 20 til-%:iin ja sen yli jälkiasennusten määrä kasvaa kaasun ominaisuuksien sekä palamisominaisuuksien muutosten seurauksena.
Insinöörityön lopussa vertaillaan vetypolton kannattavuutta maakaasuun verrattuna. Tuloksista huomattiin, että vedyn hinnan tulisi laskea noin alle 2 €:oon/kg, jotta vedystä tulisi kannattavampaa maakaasuun verrattuna. Vedyn kilpailukykyä parantavat kiristyvät päästörajoitukset, kaasuturbiinivalmistajien vetyteknologian kehitys ja vedyn tuotannon korkeat kasvuodotukset vuoteen 2030 mennessä valtioiden tukiessa vetyteknologian kehitystä sekä odotettu hinnanlasku tuotannon kasvamisen seurauksena.