В США в бытовых обогревателях часто используется измерение, называемое AFUE, которое должно представлять собой процент входной энергии к выходной энергии. Для двухступенчатой печи на природном газе типично достижение рейтинга 90% или более. Одноступенчатая печь на природном газе может получить около 80%.
Однако, когда я читаю о двухступенчатых электростанциях, работающих на природном газе, мне кажется, что они в лучшем случае имеют КПД 60%, а одноступенчатая версия — всего 30-40%.
Связана ли разница с тем, что силовая установка должна крутить турбину с механическими потерями, а не просто нагревать воздух? Или, может быть, рейтинг AFUE на самом деле вводит в заблуждение? Или что-то другое?
Эффективность электростанции - это потребление электроэнергии / получение энергии. Все вырабатываемое тепло по определению является потраченной впустую энергией.
В обогревателе вашего дома все вырабатываемое тепло отрабатывается, поэтому единственными потерями является тепло, уходящее через дымоход, который при хорошем проектировании должен быть менее < 10%.
Вы видите разницу между чистой тепловой эффективностью и эффективностью преобразования тепла в электрическую.
AFUE – это тепловой КПД. Это то, сколько полезного тепла вы получаете на единицу тепла топлива. В некоторых случаях довольно легко получить это значение около 100%, а если мы включим тепловые насосы, то оно может превысить 100%.
Напротив, электростанции должны преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Это, как правило, довольно убыточный процесс:
Практический тепловой КПД паровой турбины зависит от размера турбины, условий нагрузки, потерь в зазорах и потерь на трение. Они достигают максимальных значений примерно до 50% в турбине мощностью 1200 МВт; меньшие имеют меньшую эффективность.
- "Паровая турбина" , Википедия
50% — довольно приличная высокая (оптимистичная) оценка; 40% может быть приличным значением для предположения. В любом случае, этот коэффициент преобразования имеет тенденцию снижать относительную эффективность тепловых электростанций:
Энергоэффективность обычной теплоэлектростанции, считающаяся товарной энергией, произведенной в процентах от теплотворной способности потребляемого топлива, обычно составляет от 33% до 48%. Как и у всех тепловых двигателей, их эффективность ограничена и регулируется законами термодинамики. Другие типы электростанций имеют другие ограничения эффективности: большинство гидроэлектростанций в Соединенных Штатах имеют эффективность преобразования энергии падающей воды в электричество примерно на 90 процентов, в то время как эффективность ветряной турбины ограничена законом Беца примерно до 59,3%. .
- «Тепловая электростанция» , Википедия [форматирование и ссылки опущены]
Для теоретического обсуждения этой низкой эффективности я бы предложил свой ответ на вопрос «Почему так неэффективно генерировать электричество, поглощая тепло?» .
Дэвид Уайт
Горячие Лики