外気温度上昇によってガスタービン発電の出力が低下する理由とは?(電力)

参考書でガスタービン発電の特徴の一つに”外気温度により出力が低下”という記載があります。

今回はなぜ外気温度により出力が低下するのかを調べました。

それでは、いってみましょう。

ガスタービン発電とは?

参考書などに記載されているため、簡単に説明します。

ガスタービン発電は高温、高圧ガスをタービン翼に作用させて、その膨張過程で回転力を得て発電するシステムです。

ガスタービン発電の主な工程は4つあります。(開放形)

圧縮:外気空気を空気圧縮機で圧縮

加熱:燃料と圧縮空気を混合して、燃焼器で燃焼させ、高温高圧ガスを発生。

膨張:タービン内で燃焼ガスを膨張させて、熱エネルギーを機械エネルギーに変換。

放熱:仕事をした燃焼ガスは空気予熱器で排熱回収され、大気中に放出

今回、外気温度の影響を受けるのは、圧縮の工程になります。

なぜ外気温度が上がると、出力が低下するのか?

空気圧縮機を使って外からの空気を圧縮します。

空気圧縮機が外からの空気を取り込む体積流量は一定です。

外気温度が上昇すると空気の密度が低下します。

空気の流量は”流量”=”密度”×”体積”で表すことができます。

よって、空気圧縮機が空気を取り込む流量が低下します。

空気量が低下するため、燃焼行程で使用する燃料の量も少なくなります。

そのため、高温高圧ガスの量が低下します。

高温高圧ガスの量が低下するため、出力が低下することになります。

本日はここまでです、毎度ありがとうございます。