kombikraftverk

Kombikraftverk er en form for varmekraftmaskin som arbeider i to trinn basert på den samme varmekilden.

I en vanlig varmekraftmaskin omdannes varmeenergi til mekanisk energi (rotasjonsenergi) som igjen driver en elektrisk generator. Hovedprinsippet i et kombikraftverk er at denne prosessen skjer i to trinn. Etter å ha fullført det første trinnet, som normalt er en Brayton-syklus, er det nok nyttbar restvarmeenergi i varmekilden til å gjennomføre et trinn 2, som normalt er en Rankine-syklus. Dermed oppnås en bedre samlet termodynamisk virkningsgrad i varmekraftmaskinen.

I praksis er et kombikraftverk et gasskraftverk som består av en gassturbin og en dampturbin kombinert med en dampkjel med varmegjenvinning.

I det første trinnet forbrennes en blanding av gass og komprimert luft. Avgassen, som oppnår en temperatur på mellom 900 og 1 400 °C, ekspanderer gjennom gassturbinen. Etter å ha å passert gassturbinen er trykket i avgassen redusert til omgivelsestrykk, men temperaturen er fremdeles forholdsvis høy: 400 til 650 °C. Restvarmen i avgassen blir nå gjenvunnet i dampkjelen som så produserer damp under høyt trykk. Denne dampen brukes i trinn 2 til å drive dampturbinen. Den utgående damp fra dampturbinen blir kondensert med kaldt vann, for eksempel sjøvann eller vann fra vassdrag, men denne restvarmen går tapt til omgivelsene. Det utkondenserte vannet sendes tilbake til kjelen i en lukket krets og benyttes på nytt.

Denne form for to trinns kraftproduksjon gjør det mulig å øke gasskraftverkets virkningsgrad fra rundt 35 prosent til 55–60 prosent, avhengig av temperaturen på kjølevannet. Norge har rikelig tilgang på kaldt kjølevann fra havet. Det gjorde det mulig for Norges eneste kombikraftverk (se Kårstø kraftverk) å oppnå en virkningsgrad på nesten 60 prosent.

Gasssturbinen i kombikraftverket fyres vanligvis med naturgass, men syntetisk gass og endog lettolje kan også brukes. Av økonomiske grunner er de fleste kombikraftverk skalert opp til størrelsesorden 400 MW, som typisk har en gassturbin på 270 MW og en dampturbin på 130 MW. De fleste kombikraftverk er en-akslede, det vil si at gassturbinen og dampurbinen er montert på samme aksel og driver en felles generator. Dette er en effektiv og økonomisk gunstig løsning, men driften blir mindre fleksibel enn når turbinene har hver sin generator.

Det er i prinsippet mulig å øke anleggets totalvirkningsgrad ved å gjenvinne noe av restvarmen til nyttige varmeformål. Da kalles det for kogenerering, det vil si kombinert produksjon av kraft og varme (se kraftvarmeverk). Det er ikke vanlig å kombinere produksjon av elektrisitet og varme i et kombikraftverk. For at produsert varme skal være nyttig, må dampen fra dampturbinen kondenseres ned til en vesentlig høyere temperatur enn omgivelsestemperaturen og dette vil gå sterkt ut over el-virkningsgraden, se carnotsyklus.