Tutkijat tänään: Jari Backman, Jaakko Larjola, Juha Honkatukia, Pekka Punnonen
Laboratoriohenkilöstö: Laboratoriojaos sekä Ente-Säte-työpaja
Projektissa vaikuttaneet tutkijat: Arttu Reunanen, Hannu Esa, Juhani Isaksson, Jarmo Alamäki, Timo Kytömäki
Yhteistyökumppanit: High Speed Tech Oy Ltd, Wärtsilä Finland Oy, Vacon New Technologies
Tutkimuksen alku:
1984 Biokaasuturbiinin suunnittelu
Biokaasuturbiini
KTM:n rahoituksella suunniteltiin vuosina 1984 – 1985 biokaasukäyttöinen 250 kW:n sähkötehoinen kaasuturbiini. Kaasuturbiinin ensisijaiseksi polttokaasuksi valittiin turvekaasu. Kaasuturbiinin konstruktio koostui erillisestä kaasuturbiinista, jossa oli samalla akselilla radiaalikompressori ja –turbiini.
Koska turbiini tuottaa vain kompressorin vaatiman tehon, on sen painesuhde alhaisempi ja loppuosa paisuntatyöstä toteutetaan voimaturbiinilla. Sähköntuotantoa varten suunniteltiin suurnopeusgeneraattori, joka on kytketty samalle akselille voimaturbiinin kanssa.
Mikroturbiinit
Pienikokoiset, alle 50 kW, erityisesti maakaasua polttoaineena käyttävät mikrokaasuturbiinit ovat yleistymässä. Niille on tyypillistä pieni koko, korkea pyörimisnopeus ja integroitu rakenne. Suurnopeussähkökone ja huoltovapaat laakerit ovat tuoneet tekniikan kaupalliselle tasolle.
Polttokennomikroturbiinit Sähköntuotannossa odotetaan korkealämpötilaisten polttokennojen tulevan merkittävässä määrin markkinoille tämän vuosikymmenen aikana. Polttokennoilla uskotaan pystyvän tuottamaan energiaystävällisemmin ja tehokkaammin sähköä.
Liittämällä kaasuturbiini osaksi polttokennoprosessia, voidaan yltää jopa liki 70 % sähköntuottohyötysuhteeseen.
Vuonna 2001-2002 tutkittiin kotimaisen, suurnopeustekniikkaan perustuvan polttokennokaasuturbiinin optimointia ja suunnittelua. Projektissa suunniteltiin sähköteholtaan 50 kW:n ja 250 kW:n kaasuturbiiniyksiköt, joista 50 kW yksikkö valittiin tarkemman laitesuunnittelun kohteeksi.
Kuvassa LUT:llä suunniteltu kaasuturbiini epäsuoralla kytkennällä yhdistettynä polttokennojärjestelmään.
Kaasuturbiini on varustettu taajuusmuuttajalla ja aktiivisilla magneettilaakereilla, joita suurnopeustekniikassa on käytetty hyvällä menestyksellä. Öljyttömillä laakereilla varustettu laitteisto vaatii van vähän huoltoa ja on ympäristölle ystävällinen.
Kirjallisuus:
J. Backman, A. Reunanen, H. Esa, P. Punnonen, J. Honkatukia, J. Larjola: Kotimaisen, suurnopeustekniikkaan perustuvan polttokennokaasuturbiinin optimointi ja suunnittelu, Loppuraportti, Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu, EN B-151, 2002
J. Larjola (editor), J. Kaikko, K. Myöhänen, P. Sahlberg, P. Toivari, J. Varis: Kaasuturbiinin laskenta design- ja off-design alueella; turbokonetekniikan seminaari 1989 (Calculation of gas turbine process in design and in off-design range), Lappeenranta University of Technology publication, EN C-49, 54 p., 1990.
J. Larjola, P. Sarkomaa, J. Isaksson, E. Vakkilainen, O. Lindgren: Kotimaisen kaasuturbiinin kehittäminen turvekaasun energianmuuntoon; väliraportti 31.1.1985, Lappeenranta University of Technology publication, EN B-40, 1985.
S. Ruottu, P. Rouhiainen, J. Kotakorpi, T. Boström, O. Linnapuomi, P. Simola, J. Larjola, R. Leukkunen: Kiinteiden polttoaineiden kaasutus teollisuuden energiahuollossa (Gasification of solid fuel in industry), Lappeenranta University of Technology publication, EN B-41, 198 p., 1984.
J. Larjola: Transient simulation of gas turbines including the effects of heat capacity. International ASME Conference, Paris, July 1-3, 1982.
J. Larjola: Transient simulation of gas turbines including the effects of heat capacity of solid parts. Helsinki University of Technology, Laboratory of Aerodynamics, Dissertation, Report No 82-A1, 136 p., 1981.
J. Larjola: Further savings available with afterburning. Total Energy - Combined Heat and Power seminar at APE-Crossley Ltd, Manchester 26.10.1978.