2.6 WKK met STEG

Bij de STEG (stoom en gasturbine) wordt het systeem van de gasturbine met afgassenketel gecombineerd met dat van de stoomturbine (figuur 2.6-1).
Na de gasturbine worden de uitlaatgassen door een ketel gevoerd die met extra toegevoegde brandstof stoom produceert. Deze stoom expandeert in een tegendruk-stoomturbine, waarbij extra elektriciteit wordt geproduceerd en waarbij processtoom beschikbaar komt.
Indien echter alle stoom in de stoomturbine tot condensordruk wordt geëxpandeerd, wordt alleen elektriciteit geproduceerd. Deze manier van elektriciteit produceren heeft een hoog rendement van circa 55 %, maar is geen WKK-installatie omdat een dergelijk systeem enkel elektriciteit en geen warmte levert.

Figuur 2.6-1 toont een STEG ontworpen voor WKK.

Figuur 2.6-1 : WKK-systeem met STEG

Een STEG produceert relatief veel elektriciteit (gasturbine en stoomturbine) in verhouding tot stoom (stoomturbine). Een belangrijke eis voor de toepassing van een STEG als WKK-systeem is dat de stoomcondities geschikt zijn om door een stoomturbine geleverd te worden. Zo is bijvoorbeeld een bedrijf met een grote behoefte aan elektriciteit gekoppeld aan een grote behoefte aan stoom van 7 à 10 bar interessant voor WKK met STEG. Voor industriële bedrijven met hoge stoomcondities (bv. 40 bar) is WKK met STEG minder geschikt; deze bedrijven richten zich beter op een WKK-systeem met bijgestookte afgassenketel.
Hoewel het voordeel van een WKK met STEG vooral in de relatief grote elektriciteitsproduktie ligt, is de economische haalbaarheid van dergelijke WKK-systemen niet vanzelfsprekend vanwege de hoge investeringskosten door de aanwezigheid van een gas- en een stoomturbine in het WKK-systeem.

De laatste jaren werden onder andere bij een aantal grote chemische bedrijven gasturbines geplaatst, die eigenlijk vaak geleid hebben tot een STEG-installatie. Dit wordt geïllustreerd aan de hand van een voorbeeld.

Figuur 2.6-2 toont een bedrijf dat al tientallen jaren een klassieke stoomketel gebruikt die onder andere een tegendrukstoomturbine van stoom voorziet.

Figuur 2.6-2: WKK met tegendrukstoomturbine

Op een bepaald moment dient bij het bedrijf of de stoomketel vervangen te worden of dient extra stoomketelcapaciteit voorzien te worden. Tegenwoordig doet zich de tendens voor dat men geen nieuwe stoomketel plaatst, maar dat men een gasturbine gekoppeld aan een recuperatieketel voorschakelt aan de bestaande stoomturbine.
Op deze manier verkrijgt men dus een WKK -gebaseerd op een STEG.
Figuur 2.6-3 geeft deze situatie schematisch weer.

Figuur 2.6-3: WKK met STEG