ERAfrica: Development of an advanced power-generation with min. carbon emission from hybrid fuel supplies

AdPowGen-prosjektet med partnere fra Norge, Belgia, Tyrkia, Egypt og Sør-Afrika, har som formål å utvikle og demonstrere et avansert gassturbinbasert kraftproduksjonssystem ved hjelp av ulike kilder av fornybar energi (RE) og alternativt drivstoff for å erstatte fossil basert brensel. I tillegg skal høy energiinnholdet i avgassen til gassturbinen gjenvinnes for forbedring av den elektriske effektiviteten og / eller oppvarming eller kjøling eller avsalting for å vurdere de forskjellige lokale betingelser i partnerlandene. Ulike anleggsoppsett ble utviklet, evaluert og optimalisert ved hjelp av numerisk simulering. I evalueringen er forskjellige lokale krav for enten høyeste elektriske effektivitet, avsalting, oppvarming av kjølekrav ansett. Virkningen av adgang til forskjellige fornybare energikilder ble vurdert og dens innvirkning på typer av fornybar produserte brensel evaluert. Drivstoffleksibiliteten til gassturbinen kan oppnås via den utviklede multibrenneren som ble testet og bevist med komponenttester. Forbrenneren ble testet for drift med metan / oppgradert biogass, (bio) diesel og hydrogen for å dekke et bredt spekter av fornybare drivstoff. I tillegg ble det testet en drivstoffblandingsenhet som tar sikte på å gi en nær konstant Wobbe-indeks ved blanding av forskjellige typer drivstoff. Men denne tilnærmingen ble ikke bevist å resultere i den nødvendige kvaliteten for en gitt variasjon av drivstoffblandinger og følges derfor ikke lenger. For å forbedre energieffektiviteten til anlegget ble det utviklet en ny type to-trinn-kompressor og en prototype ble testet. Det kan, innenfor de forskjellige anleggsoppsett, brukes som kraftforsterkning av gassturbinen eller drivstoffgasskompresjon. Drift ved variabel hastighet forbedrer driftsområdet og fleksibiliteten. Samtidig ble områder for videreutvikling og optimalisering av denne nye kompressoren identifisert. Konseptet av den nye to-trinn kompressorteknologien er beskyttet via et patent. En annen ny komponent er høyhastighetsgeneratoren sammen med kraftelektronikk og kontroll som unngår bruk av en girkasse. Prosjektet utviklet to forskjellige konsepter som ble produsert og testet opp til en rotasjonshastighet på 10.000 rpm. Generatorene er også av variabel hastighetstype som hvis koblet til en gassturbin, utvider driftsområdet, fleksibiliteten og forbedrer delbelastningseffektiviteten, noe som er viktig, spesielt når det integreres i systemer med høy andel av svingende fornybare energikilder (f.eks. vind). I tillegg ble det forberedt en gassturbin test rigg som kan fungere som en demonstrator benk for å koble alle komponenter til ett system i et laboratoriemiljø. Sammen med evaluering av grensevilkårene og kravene til godkjennelse av denne nye teknologien danner prosjektresultatene en god base for å identifisere en referanseplass og layout, utvikle og teste en prototype og deretter bruke den på valgt sted. En typisk plassering kan for eksempel være et landlig område i et av partnerlandene og forskjellige lokale fornybare energikilder. Det er vurdert å utarbeide et forslag til et oppfølgingsprosjekt innenfor H2020 programmet. Videre samarbeid med partnere utover prosjektets varighet via bilaterale programmer og samarbeid er vurdert og / eller delvis allerede i gang.

To ensure sustainable development in Europe and Africa (ErAfrica), adequate energy services should be made available to satisfy the demand of electricity production. A main focus is on decentralized power production using various and renewable sources of input energy as a cheap and easy to apply technology. The objective of the project is to pave the road for various sources of renewable energy (RE) and alternative fuel to be utilized in both bulk and distributed micro-generation (DMG) forms. The system will consist of two major subsystems, an advanced gas turbine (GT) power cycle and a high speed generator driven by the turbine for electricity generation. The project developing the flexible GT for power generation from various thermal and sustainable energy sources can be considered as a base for a family of different / larger size Advanced High Efficiency gas Turbine (AHET) generators that can be made a commercially available product for the distributed generation market. The expected specific fuel consumption of AHET will be lower than the specific fuel consumption for the combined cycle by allowing to add different sources or renewable energy. Solar thermal energy will be utilized to heat the air delivered by the compressor before entering the combustion chamber. The combustion chamber will be provided with dual fuel burner. Various sources of thermal energy would be utilized to operate AHET including biogas (BG), natural gas (NG), bio-diesel (BD) besides solar thermal energy. Substantial reduction of emissions will be achieved using BG or BD together with solar energy. For max system efficiency can the exhaust gas be used to preheat inlet air or water desalination. Excess electricity can be used for electrolysis to be fed into the combustor or stored for later use.