Ga naar hoofdinhoud

Gasturbines als aandrijfoplossing

Gasturbines die worden gebruikt voor het aandrijven van compressoren die nodig zijn binnen de productie van LNG, zijn groot (foto: Shell)

Gasturbines worden hoofdzakelijk ingezet voor het genereren van elektrisch vermogen, maar zijn in bepaalde gevallen ook in te zetten als mechanische aandrijving. Bijvoorbeeld bij de productie van LNG voor het aandrijven van de grote compressoren waarmee het aardgas wordt gecomprimeerd en gekoeld tot het zijn vloeibare vorm bereikt. Daarbij werken klanten (LNG-producenten) samen met fabrikanten van gasturbines om de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van deze componenten te verhogen.

LNG staat voor Liquified Natural Gas, oftewel gas (hoofdzakelijk methaan) dat door afkoeling in de vloeibare vorm is gebracht. Het volume wordt hierbij ongeveer zeshonderd maal kleiner waardoor het medium efficiënter is te transporteren. Bij aankomst op de plaats van bestemming wordt de vloeistof weer ‘vergast’ en afgegeven aan het aardgasnetwerk voor diverse doeleinden.

Shell2
LNG fabrieken – hier ondergebracht op een schip – zijn in feite grote koelkasten waar het gasvormige methaan middels afkoeling in de vloeibare fase wordt gebracht (foto: Shell)

LNG-fabrieken zijn volgens Franc Rosendal (GM LNG Engineering bij Shell) eigenlijk vooral grote koelkasten (fig. 1). Het gewonnen gas wordt hier eerst ontdaan van componenten zoals koolstofdioxide, water, kwik en andere zware fracties waarna hoofzakelijk methaan en soms een geringe hoeveelheid ethaan en propaan overblijven. Dit gas wordt vervolgens in een warmtewisselaar (‘Main Cryogenic Heat Exchanger’) op een temperatuur van ongeveer -162 °C gebracht waardoor het bijna pure methaan overgaat in de vloeibare fase.

De verwachting is dat het gebruik van gas in de komende jaren wereldwijd sterk zal toenemen. Niet alleen omdat het een relatief schone brandstof is maar tevens omdat er ook nog veel beschikbaar is. Enige concurrentie van – jawel – kolen is mogelijk te verwachten omdat deze brandstof momenteel tegen zeer lage prijzen wordt afgezet. Deze ontwikkeling is nadelig omdat kolen aanzienlijk meer milieuvervuilend zijn bij de verbranding ervan dan aardgas.

Stoom- of gasturbine?

De compressoren die nodig zijn om het gas in het koelproces te verdichten, zijn groot en hebben derhalve ook een krachtige aandrijfbron nodig. Voorheen werd hoofdzakelijk gebruik gemaakt van stoomturbines wegens de hoge betrouwbaarheid die samenhangt met het relatief eenvoudige principe en het feit dat er weinig randapparatuur (instrumentatie en dergelijke) nodig is. Wat er niet is, kan ook niet falen. In het nadeel van stoomturbines spreken de hoge investeringskosten en de relatief hoge complexiteit in bedrijf. Zo is het bijvoorbeeld nodig om zeer schoon water voorhanden te hebben om de stoomturbine de gewenste betrouwbaarheid te geven.

Om die reden wordt steeds vaker gewerkt met gasturbines als aandrijving voor de compressoren (fig. 2). Een gasturbine is minder complex in bedrijf, maar heeft doorgaans meer componenten en is in zijn totaliteit doorgaans storingsgevoeliger dan een door een stoomturbine aangedreven proces. Een derde optie is gebruik te maken van een elektrische aandrijving van de compressoren maar deze oplossing wordt in de LNG-industrie nog niet veel toegepast. De investeringen hiervoor zijn hoog en er is relatief weinig ervaring met elektromotoren met zulke grote vermogens. Bovendien is het op de locaties van een LNG-fabriek in veel gevallen ook niet eenvoudig om deze motoren aan te sluiten op een stabiel spanningsnet, zodat er nog steeds zelf elektriciteit moet worden opgewekt.

Beschikbaarheid centrale thema

Met de overstap naar een andere vorm van aandrijven kregen LNG-producenten te maken met het fenomeen dat de gasturbines specifiek zijn ontwikkeld voor gebruik in de vermogensopwekking (power-gen). In de elektriciteitswereld is het wat minder kritisch dan voor een LNG-fabriek wanneer een gasturbine onverhoopt mocht uitvallen (trippen) door een storing. Uitval betekent weliswaar een kleine dip in het beschikbare vermogen, maar dit is doorgaans goed op te vangen door de andere turbines. Er is dan meestal voldoende tijd om het probleem op te lossen zonder dat de levering van vermogen in gevaar komt.

Het volledig artikel vindt u in het oktober-nummer van Aandrijftechniek.

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven