Współczesne tendencje rozwoju energetyki wskazują na dominującą rolę badań i wprowadzania do użytku nowych technologii obiecujących produkcję energii elektrycznej z najwyższą sprawnością, przy możliwie małej emisyjności gazów cieplarnianych, a jednocześnie z wykorzystaniem paliw o ustabilizowanych cenach.

Paliwa węglowe, najbardziej rozpowszechniony rodzaj paliw w świecie, pozostaną najpewniejszym pierwotnym źródłem energii o stałych cenach jeszcze w dopiero co rozpoczętym XXI wieku. Ostatnie prognozy [118] wskazują, że na świecie do roku 2020 udział elektryczności wytworzonej z paliw węglowych pozostanie na stałym poziomie, podczas gdy przyrost produkcji energii elektrycznej będzie stały i równy 3% rocznie. Oznacza to, że ilość energii elektrycznej z węgla podwoi się do 2020 roku, mimo przyrostu zużycia gazu ziemnego i energii wytwarzanej ze źródeł odnawialnych.

Prawie 20% światowej emisji CO2 przypada na produkcję energii elektrycznej (np. [92]) i ma swoje źródło w spalaniu głównie trzech paliw, używanych w elektrowniach: węgla kamiennego, węgla brunatnego i gazu ziemnego.

Jedyną możliwością redukcji wysokiej emisji CO2, wynikającej ze spalania obu rodzajów węgla, jest zwiększenie sprawności konwersji energii. W konwencjonalnych elektrowniach, spalających paliwa węglowe, zwiększenie sprawności osiągalne jest tylko poprzez podnoszenie temperatury i ciśnienia pary dolotowej do turbin, optymalne przegrzanie wtórne oraz optymalny układ podgrzewania skroplin parą upustową przy możliwie niskim ciśnieniu w skraplaczu.

Dla efektywnego i czystszego wykorzystania węgla w wytwarzaniu energii elektrycznej są w użyciu cztery intensywnie rozwijane technologie:
- siłownie parowe opalane pyłem węglowym o nadkrytycznych i super nadkrytycznych parametrach pary;
- siłownie parowe ze spalaniem w fluidalnym złożu cyrkulacyjnym;
- kombinowane gazowo-parowe siłownie ze spalaniem w ciśnieniowej warstwie fluidalnej;
- kombinowane siłownie opalane niskokalorycznym gazem z procesu gazyfikacji węgla, wliczając do nich również siłownie z częściowym zgazowaniem (piroliza) i spalaniem pozostałości zgazowania w kotłach węglowych.

Wymienione technologie mają w przyszłości radykalnie zwiększyć sprawność konwersji energii w siłowniach spalających węgiel, będąc kluczem do odnowy parku energetycznego Europy. Istniejąca od lat w Europie potrzeba zastąpienia kończących eksploatację elektrowni węglowych (200000 MW, w tym 40000 MW w Niemczech [40]) jest bowiem odsuwana ciągle na dalsze lata, a przeprowadzane modernizacje starszych elektrowni – mimo że są tak pomyślane, aby przy nie zwiększonym zużyciu węgla uzyskiwać jak największe przyrosty mocy elektrycznej („zielone megawaty” np. [114]) – nie mogą stanowić nawet cząstkowego rozwiązania problemu przebudowy energetyki europejskiej.

Gaz ziemny nadaje się szczególnie jako paliwo dla elektrowni, ponieważ jego spalanie spełnia najbardziej rygorystyczne wymagania ekologiczne. Turbiny gazowe opalane gazem ziemnym, włączone w kombinowane gazowo-parowe systemy energetyczne, osiągają sprawności, jakie nie są do uzyskania w żadnym innym systemie energetycznym.

Rosnące ceny gazu ziemnego powodują wzrost kosztów wytwarzania energii elektrycznej w siłowniach opalanych gazem oraz kosztów produkcji w instalacjach przemysłowych, w których gaz ziemny stanowi podstawowy surowiec do produkcji (np. przemysł azotowy, tworzyw sztucznych, komponentów paliw, itd.), nie licząc już użytkowników komunalnych.

Instalacje przemysłowe, zużywające gaz ziemny jako surowiec i wytwarzające również energię elektryczną jako produkt uboczny, znajdują się – jak dotychczas – na uboczu głównego nurtu doskonalenia systemów energetycznych, wyłącznie ukierunkowanych na produkcję energii elektrycznej. Wykorzystanie ciepła procesowego tych instalacji, zamiast jak dotąd w nisko-sprawnym obiegu parowym, powinno przebiegać w nowoczesnych kombinowanych procesach parowo-gazowych odpowiednio sprzężonych z procesami produkcyjnymi.

Wysoką sprawność i niską emisję CO2 przy oszczędnym zużyciu gazu ziemnego rokują siłownie wielopaliwowe (tzw. hybrydowe), których pierwsze prototypowe jednostki wprowadzono do eksploatacji przed kilku laty. Paliwa węglowe oraz biomasę lub biogaz uzupełnia w tych siłowniach gaz ziemny, spalany w komorze spalania turbozespołu gazowego w różny sposób sprzęganego z podstawowym parowym członem siłowni. Sprzężenie z obiegiem parowym turbozespołu gazowego może przebiegać w różny sposób i wpływać zarówno na sprawność systemu wielopaliwowego, jak i na proporcje spalanych paliw. Typ turbozespołu gazowego ma tu również ważne znaczenie (np. turbozespół z rekuperacją ciepła czy z wtryskiem pary do komory spalania, itp.) w aspekcie osiągania pożądanego efektu końcowego integracji. [WPROWADZENIE]

Więcej informacji w Bibliotece Cyfrowej CYBRA