Elgondolkodtál már azon, vajon hogyan készülnek a kombinált ciklusú gázerőművek hatalmas turbinái, hogyan működtetik és hogyan tartják karban ezeket a berendezéseket? Mi sem, de miután visszatértünk tanulmányutunkról a genovai Ansaldo Energia ilyesmivel foglalkozó üzeméből, úgy gondoljuk, hogy nagyon is érdekes dolog ez, és az élménybeszámolónak helye van a Rakéta cikkei között!

Mi az a kombinált ciklusú gázerőmű?

A kombinált ciklusú gáztüzelésű erőmű (CCGT) úgy működik, hogy az üzemanyag, ami alapértelmezésben földgáz, egy gázturbinában elégetve a turbina tengelyével meghajtott generátorral elektromos energiát termel. Ez a gázturbina a repülőgépek hajtóművéhez nagyon-nagyon hasonló felépítésű hőerőgép.

A csőszerű berendezés egyik oldalán egy több lapátsoros kompresszor sűríti össze a légköri levegőt, amihez a cső közepén lévő égéstérben adják hozzá az üzemanyagot, ami elég. A keletkező forró, nagy nyomású égéstermék-gázok a cső túloldalán egy másik sor turbinalapáton keresztül távoznak, útközben mozgási energiájuk nagy részét a ravasz geometriájú lapátsornak átadva, így pörgetve az egész szerkezetet.

De ez eddig még csak egy sima gázturbinás erőmű. A kombinált ciklus ott jön, hogy ezeknek a lelassult áramlású, de még mindig forró gázoknak a hőenergiáját is felhasználjuk. Vizet forralunk vele, a keletkező gőz nyomását pedig egy újabb turbina meghajtására használjuk, amivel meghajtunk egy másik generátort. Az égéstermékek mechanikai és hőenergiáját is kihasználva méretezéstől függően 60-70 százalék feletti hatásfok érhető el, szemben a hagyományos, a hőenergiát másodlagosan nem hasznosító hőerőgépekre (például egy repülőgép-hajtóműre vagy egy dugattyús motorra) jellemző kb. harminc százalékkal.

Érdekes módon pont a megújuló energia felhasználásának térnyerése teszi egyre fontosabbá a nagy villamosenergetikai rendszerekben ezeket a (legalábbis részben) fosszilis tüzelőanyagokkal működő, gyorsan be- és kikapcsolható (pontosabban fel- és leterhelhető) erőműveket. Egyfelől ugyanis a korszerű gázturbinás erőművek nem csak földgázzal, hanem földgáz és hidrogén keverékével, vagy elvileg akár tisztán hidrogénnel is működhetnek. Márpedig az időben változó mennyiségű megújuló energia tárolásának talán legpraktikusabb módja, ha a pillanatnyilag felesleges elektromos energiával vizet bontunk, a keletkező hidrogént pedig elrakjuk későbbi felhasználásra. (Nemrég láttunk is egy ezzel foglalkozó, nagyszerű mintaprojektet Ausztriában). Az eltárolt hidrogénből úgynevezett hidrogéncellával is lehet újra elektromos energiát (és vizet) készíteni, de ezek az ipari hidrogéncellák egyelőre drága és kényes dolgok. Ma még biztosan olcsóbb és praktikusabb, még ha energetikailag kevésbé hatékony is a hidrogéngázt a biztonsági és stabilitási okokból amúgy is a rendszerben lévő gázturbinákban elégetni.

Szintén fontos szerepük van a gázturbinás, illetve általában a turbinás erőműveknek a váltóáramú hálózat frekvenciájának  stabilitásában is. Az egyenáramot termelő napelemekből érkező elektromos energia csak elektronikus beavatkozással alakítható át úgy-ahogy stabil 50 Hz-es váltóárammá. Nagyon valószínű, hogy a pár héttel ezelőtti nagy spanyol-portugál áramszünet egyik fő oka pont a naperőművek kiegyenlítetlen termeléséből fakadó frekvenciaingadozás volt. Ahhoz, hogy ez elkerülhető legyen, olyan alaperőművekre van szükség a hálózatban, amelyek forgó mozgással termelve rendíthetetlenül képesek biztosítani a stabil 50 Hertzet.

(Egy Újabb Érdekes Adat: Európában az erőművi turbinák fordulatszáma többnyire egységes, percenként 3000, mert a négypólusú szinkrongenerátorokból ilyenkor jön ki pont 50 Hertz-cel az áram. Amerikában 60 Hz a hálózati frekvencia, ott a turbinák illetve generátorok 3600 RPM-en pörögnek.)

Mi az az Ansaldo?

Az Ansaldo egy 170 éves olasz iparvállalat, amely hajógyártással vált ipari óriássá még az előző évszázad első felében, de az idő múlásával tevékenysége egyre inkább az elektromos energiatermelésre koncentrálódott. Jelenleg a cégcsoport elsősorban az energiatermeléssel kapcsolatos dolgokkal foglalkozik, mint ezt teljes neve is mutatja: Ansaldo Energia S.P.A. (Érdekesség, hogy az atomenergiát egy brit leányvállalatuk, az Ansaldo Nucleare kutatja, mert egy 1987-es népszavazás következményeként Olaszország politikai okokból teljesen elutasítja a nukleáris energia hazai alkalmazását.)

Az Ansaldo története, fejlődése sokban hasonlít a hazai Ganz sorsához - a második világháború végéig, természetesen. Egyébként volt is egy pillanat, ahol ténylegesen összekapcsolódott a sorsuk. A magyar rendszerváltást követő privatizációban a Ganz Villamossági Műveket az Ansaldo vásárolta meg; talán még sokunknak hangzik ismerősen a Ganz-Ansaldo név, amelyen 1991-től 2000-ig, a magyar leányvállalat eladásáig működött az egykori Ganz Művek utódvállalata.

Az Ansaldo vállalatcsoport földrajzilag leginkább Genovához kötődik, itt található a Genova Campi, a 22 hektáros, 131 ezer beépített négyzetméterrel rendelkező történelmi alapüzem. Nem mondom, hogy tipikus turisztikai célpont egy nehézipari vállalat székhelye, de akinek van némi szabadideje Genovában és affinitása is van az ilyesmi iránt, nézze meg! Már a főbejáratnál, az üzemen kívül is látható egy érdekesség: közvetlenül az Ansaldo üzeme mellett fut ugyanis az újjáépített Ponte Morandi nevű autópálya-híd, amelynek elődje hét éve egy viharban összeomlott. De persze nem ez a legturistásabb dolog itt, hanem a gyári múzeum, amely előzetes egyeztetés után meglátogatható.

A gázturbinák, generátorok távfelügyelete

Két üzemegységet néztünk meg a genovai telephelyen működés közben. Az egyik egy látványánál, megjelenésénél sokkal fontosabb szolgáltatóközpont: a számítógépterem, ahol a távfelügyelet zajlik. Elég prózai az egész: egy tucatnyi asztalnál, tripla monitorok előtt kattintgat pár mérnök, de közben a háttérben 123 gázturbinából, 43 gőzturbinából, 131 generátorból, 33 gigawattnyi összesített erőművi teljesítmény működéséről érkeznek folyamatosan az adatok. 150 ezer bejövő érték másodpercenként, valós időben, hogy az Ansaldo segítséget nyújthasson bárhol a világon ügyfeleinek.

Ez a segítség leginkább a helyben is mért, látott működési értékek értelmezése, az esetleges teljesítményváltoztatások, beavatkozások előtti konzultáció és a karbantartások tervezése, ütemezése. Sajnos itt nem fotózhattunk.

A gázturbinák karbantartása

Egy gázturbina forró oldalán iszonyú hőterhelésnek vannak kitéve a lapátsorok, de ez nem nagy probléma, ha ez a terhelés egyenletes és folyamatos. Egy nagy ipari gázturbinát úgy lehet a leggyorsabban tönkretenni (mármint üzemszerűen használva, kalapács nélkül), ha gyakran kapcsolgatjuk ki-be. A felmelegedés-lehűlés, kitágulás-összehúzódás okozta repedések, csorbulások egy darabig tolerálhatók, de időnként minden turbinalapát életében eljön a pillanat, amikor szanatóriumba kell vonulni egy kis feltöltődésre.

Sajnos nem volt szabad fotóznunk az Ansaldo műhelycsarnokában sem, ahol a világ minden táján üzemelő turbinák lapátjainak felújítása zajlik. Igazán kár, mert nagyon érdekes volt a kontraszt a csorbulások, repedések lézerhegesztéses visszatöltését végző automatizált munkaállomások és a finomporvédő maszkban kézi felhegesztéssel, kézi csiszolással végső finomítást végző emberlakta fülkék között. Felmerült bennem, hogy ér-e ennyi pepecs munkát, postázgatást egy-egy pár kilós, a kéttenyérnyitől a talán méteresig terjedő hosszúságú, nagyon pontos geometriájú, de megjelenésében egyszerű öntött fémdarab javítgatása. Megnyugtattak, hogy igen; a legkisebb lapát is belekerül vagy harmincezer euróba. Ilyenből van egy GT26-osban, ha jól számoltam, több min 60 darab, és ez csak az első sor.

Miért pont most mentünk Genovába gázturbinanézni?

Látogatásunk apropója egy pár hete véglegesített projekt, melyben az MVM tiszaújvárosi erőműve két, az Ansaldo Energia által legyártott GT26 típusú gázturbinával illetve a hozzájuk kapcsolt, a turbinákból kilépő 635 Celsius fokos gázzal fejlesztett gőzzel hajtott gőzturbinával bővül. A teljes rendszer csúcsteljesítménye 1083 MW (egy fél Paks), a hatásfok pedig 61 százalék.

Egy ilyen gázturbina a maga fizikai valójában igen impozáns látvány. A 12,6 méter hosszú, kb. 5 méter átmérőjű, 410 tonnás gépben 22 soros a kompresszor, 5 sor lapát van a turbinában, kb. 3000-es percenkénti fordulatszámon üzemelve másodpercenként 741 kilogrammnyi kipufogógáz távozik belőle. Ha egyszer beindul, elméletileg akár 32 ezer óráig, három és fél évig meg sem kell állnia: ennyi a forróoldali turbinasor inspekciós ciklusa. Persze ez azért általában nem ilyen egyszerűen szokott működni ezeknél a gépeknél. A leállások-indítások miatt fokozottabb az elhasználódás, ezért is kell az üzemeltetés során folyamatosan monitorozni a működést és az észlelt rezgések, vibrációk, teljesítményváltozások alapján megítélni, mikor van szükség beavatkozásra.

Jópofa, hogy Az üzemeltetési igényektől függően a turbina használható teljesítményre vagy tartósságra kihegyezett üzemmódban, pont mint egy autó: kvázi van rajta egy ECO gomb. (Persze nyilván nincs: az üzemmód beállítása az üzemanyag-ellátó rendszer telepítési hely szerinti manipulációjával sokkal bonyolultabb, mint egy gombnyomás.) Takarékos üzemmódban aztán kb. 30%-kal később lesz szükség felülvizsgálatra, mint teljes gázon lenne.

A magyar projektben is lesz lehetőség az üzemanyagul szolgáló földgáz részbeni kiváltására hidrogénnel. A jelenlegi gyári specifikáció szerint a GT26-os turbinák 45 százalékos arányig üzemeltethetők hidrogénnel. Ez nálunk is fontos adat, mert ha jelenleg nincs is számottevő zöldhidrogén-termelés az országban, már indultak fontos mintaprojektek, a kiépített megújuló energiatermelési kapacitás pedig alkalmanként már jelenleg is olyan többletet jelent az országos hálózaton, amit jó lenne valahová eltenni későbbi felhasználásra. Szóval lesz hidrogén, itthon is, és egyre több lesz - nem árt, ha lesz hozzá erőmű is, ami felhasználhatja.