Turbiinitekniikka

Turbiineilla tuotetaan yli 90% maailmasta käytettävästä sähköstä. Sähköä on joka hetki tuotettava juuri niin paljon kuin sitä kulutetaan ja käytetään. Sähkön varastointimenetelmiä kehitetään koko ajan sekä uusia tapoja etsitään.

Höyryllä tuotetaan yli 70% maailmasta käytetystä sähköstä.

Höyryturbiinin tehtävä on muuttaa tulevan höyryn paine- ja lämpötilaenergia mekaaniseksi liike-energiaksi. Korkeassa paineessa ja lämpötilassa ollessa oleva höyry syötetään höyryturbiiniin ja kulkiessaan turbiinin siivistöjen läpi höyry laajenee, samalla energia muuntuu turbiinin akselin pyörimisenergiaksi. Turbiinin akseliin sijoitettu generaattori muuttaa turbiinin pyörimisenergian sähköenergiaksi.

Höyryturbiinit voidaan jakaa tulevan höyrynpaineen perusteella lauhdeturbiineihin ja vastapaineturbiineihin. Lauhdeturbiinissa tuorehöyryn tilavuus laajenee ja paine laskee lauhdutinpaineeseen, joka on tavallisesti noin 0,02 - 0,05 bar. Lauhdeturbiineja käytetään sähköntuottoon yleensä silloin, kun laitoksella ei ole lämmöntuottotarvetta. Lauhduttimessa höyry muuntuu vedeksi, joka johdetaan laitoksen syöttövesisäiliöön ja sieltä takaisin kattilaan. Lauhdeturbiinien heikkous on niiden huono hyötysuhde: jopa 60 % sisään tulleesta lämmöstä katoaa jäähdytysveden mukana. Lauhdeturbiineissa höyryn korkealla lämpösisällöllä eli entalpialla pyritään saavuttamaan mahdollisimman suuri akseliteho. 

Vastapaineturbiinissa ainoastaan osa höyrystä käytetään akselitehon saavuttamiseen, ja jäljelle jäävä höyry käytetään ylipaineisena joko kaukolämpöverkon veden tai prosessiveden lämmittämiseen. Vastapaineturbiineja käytetään voimalaitoksilla silloin, kun halutaan samaan aikaan tuottaa sekä lämpö- että sähköenergiaa. Usein kuitenkin lämpöenergian tarve on suurempi, ja sähköenergian tuotanto jää käytännössä huomattavasti pienemmäksi. Lämmön ja sähkön yhteistuotanto vastapaineturbiinilla onkin hyötysuhteeltaan tyypillisesti paljon korkeampi kuin pelkkä sähköenergian tuotto lauhdeturbiinilla. Molempiin turbiinityyppeihin voidaan rakentaa väliottoja, jolloin yhdestä tai useammasta väliotosta johdetaan korkeapaineista höyryä laitoksen omaan käyttöön. Esimerkiksi höyryä tuottavan kattilan syöttöveden lämmittäminen turbiinista tehdyllä väliotolla parantaa prosessin kokonaishyötysuhdetta.  

Tuuliturbiineilla ja aurinkokennoilla tuotettavan sähkön määrä kasvaa tulevaisuudessa nopeasti, koska yhdessä tunnissa auringosta tulee maapallolle enemmän energiaa, kuin koko maailman kaikki energiankulutus on yhdessä vuodessa.

Turbiineihin liittyvää sanastoa ja käsitteitä :

höyryturbiini
generaattori
tarkastusmenetelmät
 mittaukset
 huolto
vesikemia
 turbiinin ohjausautomaatio
kaasuturbiini
vesiturbiini
tuuliturbiini

Käsitteitä ja sisältöä on otettu Jukka Kauppisen Turbiinitekniikka-kirjasta. Lisätietoja ja teknistä ainesitoa turbiiniasioita, kuten esimerkiksi PI-kaavioita ja laitekuvia, on saatavilla kirjan kustantajan nettisivuilta osoitteesta https://www.amk-kustannus.fi/