كيف تعمل محطة طاقة توربينات الغاز ذات الدورة المركبة combined cycle

How a combined cycle gas turbine power plant works الدورة المركبة في عملية توليد الكهرباء هي الدورة التي تتكون من محركات حرارية والتي تعمل بالتتابع بنفس مصدر الحرارة محولةً مصدر الحرارة هذا إلي طاقة ميكانيكية والتي تُستخدم مباشرة في توليد الكهرباء باستخدام مولدات كهربائية. و جوهر تلك الدورة أنه بعد انتهاء دورة المحرك الحراري الأول فإن مائع التشغيل للمحرك الأول يظل محتفظًا بقليل من الطاقة الحرارية والكافية ليتم الاستفادة منها في المحرك الحراري الثاني. وعن طريق دمج الشعل الناتج من كلا المحركين علي عمود دوران مرتبط بالمولد الكهربائي، فإننا نحصل علي كفاءة كلية للنظام تصل إلي 50 - 60 بالمئة. بينما كانت الكفاءة في الدورة المنفردة (لكل محرك حراري علي حدة) تصل إلي 34% فقط، وبدمج الدورتين معًا فنحصل علي كفاءة كلية تصل إلي 51% وأكثر، وهذا بسبب أن المحركات الحرارية لا تكون قادرة علي إستخلاص كل الطاقة الحرارية المعطاة لها فعادة ما تكون الكفاءة أقل من 50%، وفي الدورة المنفردة سابقًا كان يتم إهدار الطاقة المتبقية في مائع التشغيل حيث تعتبر طاقة مهدرة. ودمج دورتين أو أكثر معًا يؤدي إلي تحسن في الكفاءة الكلية وتقليل معدل إستهلاك الوقود وبالتالي التكلفة الخاصة بالوقود، وفي محطات توليد الطاقة يتم استخدام الدمج بين دورة التوربينة الغازية (والتي تعمل وفقًا لدورة برايتون) والتي يتم فيها حرق الغاز الطبيعي أو غاز الاصطناع الصادر من الفحم ويصدر عنهما غازات ساخنة تُستخدم في تشغيل المحطة البخارية (والتي تعمل وفقًا لدورة رانكن)، ويطلق علي هذا الدمج : الدورة المركبة للتوربينة الغازية والتي تصل فيها الكفاءة الحرارية للمحطة إلي حوالي 54% في أغلب أوقات تشغيل المحطة، علي العكس تمامًا عندما يتم استخدام دورة منفردة سواء غازية أو بخارية فإن كفاءة المحطة تصل إلي 35-42% في أحسن الأحوال. وتعمل محطات حديثة عديدة علي الدورة المركبة هذه، ويتم استخدامها أيضًا في الاستخدامات البحرية. والدورة المركبة لها استخدام آخر أيضًا في محطات التوليد المشترك حيث يتم إنشاء دورة بخارية بعد الدورة الغازية في بعض المحطات التي كانت تعمل في إنتاج الطاقة بالدورة الغازية فقط وذلك كله بغرض استخدام البخار المتولد في الدورة المركبة في التدفئة أو استخدامات حرارية أخرى كصناعة الغزل وصناعات آخري تستخدم البخار وتصل الكفاءة الكلية والإجمالية لتلك المحطات (كهرباء + بخار ساخن) إلي نحو 90-95%. رسم توضيحي لمحطة توليد مشترك حيث طريقة عمل محطة تنتج الكهرباء والبخار أو الماء الساخن. وأيضًا في محركات السيارات والطائرات تُستخدم توربينة يتم إدارتها بعوادم الغازات الصادرة من دورة المحركة سواء كانت أوتو أو ديزل، ويطلق علي تلك المحركات محركات التوربو المجمعة