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 2024.3.31

ガスタービン発電機の特徴

ガスタービンを搭載した非常用発電機は、ディーゼルエンジンと比較して黒煙が少なく、振動や騒音が小さく抑えられ機器本体もコンパクトである。発電した電力は安定性が高く、軽負荷運転でも良好な発電を保つことができる利点がある。

燃料を多量の空気と混合して完全燃焼させることにより、排気に含まれる一酸化炭素やNOxの量を大きく低減できるため、環境負荷が小さいという利点もある。ディーゼルエンジンのような往復運動機構ではなく回転運動機構のため、建築躯体に伝わる振動が小さく、躯体伝搬による騒音が小さいのも利点である。

しかし、機器本体が高価であること、給気と排気風量がディーゼルエンジンよりも大きいこと、燃料消費量が多いといったような多くの欠点もある。給排気風量が大きいため、給気用のガラリや排気ダクトなどがディーゼル発電機よりも大きくなり、建築的な制約が大きい。

またガスタービン発電機は、小型機のラインナップが少なく、500kVAを超える大型スペックが必要な案件での採用実績が多くなる。500kVA以下の小中規模の建物用途ではディーゼルエンジンの採用が一般的である。

燃料消費量はディーゼル発電機の2倍以上

ガスタービン発電機は電力品質や負荷追従性などで多くの利点があるが、燃料消費量はディーゼルエンジンに比べて倍程度大きく、大型機種では燃料タンクが非常に大きくなり、燃料小出槽だけでは対応できない消費量である。

ディーゼルエンジンよりも高熱な排熱処理も課題であり、植栽などが近くにある場合、煙道から放出される排気ガスで植栽を焼いてしまうおそれがあるので、排気方向はディーゼルエンジンよりも慎重に選ばなければならない。

ガスタービン発電機を選定する場合、消火設備についても注意しなければならない事項がある。ガスタービン発電機に対して、新ガス(窒素)消火は原則として適用できない。32条特例申請を提出することで認められることもあるが、早期に所轄消防機関との協議申請業務を進めておくことが望まれる。

ディーゼルエンジンとガスタービン発電機の違い、発電設備としての利用方法については発電の種類・発電所からの電気の流れでも解説している。

ディーゼル・ガスタービンの燃料タンク容量計算

長時間運転させる必要がある場合、燃料タンクを別置きする計画を行わなければならない。大容量のタンクを地上や建物内に設置すると、危険物取扱所として規制され、消防設備や建築構造に制約が発生する。地下埋設タンクは危険物取扱所の中では規制が緩めであり、景観等の影響も少ないことから広く利用されている。このとき燃料タンクの容量は、発電機の連続運転時間、運転の頻度、燃料消費率を確認した上で算出する。

燃料タンク容量の算出計算(ディーゼルエンジン)

ディーゼルエンジン発電機の燃料タンクは、下記の計算式によって容量を算出する。

燃料消費率は原動機出力によって左右され、下記のような関係性がある。

燃料密度wは、軽油の場合830[g/L]、A重油の場合850[g/L]となる。

ここで、軽油を使用したディーゼルエンジン発電機で、原動機出力120kW、必要運転時間「3時間」の燃料タンク容量を算出する。

130Lの軽油を燃料とすれば、指定数量1/5以下となり、非常用発電機のパッケージ商品で選定が可能である。燃料が多くなった場合、パッケージ商品は少量危険物取扱所にならない範囲までの製品がほとんどのため、別に燃料小出槽を設けるか、地下タンクなどを設置する。

燃料タンク容量の算出計算(ガスタービンエンジン)

ガスタービンエンジン発電機の燃料タンクも、ディーゼルエンジン発電機と同様の計算式によって容量を算出する。

燃料消費率は原動機出力によって左右され、下記のような関係性がある。ディーゼルエンジンよりも燃料消費率が高く、2~2.5倍の消費量となる。

燃料密度wは、灯油の場合780[g/L]、軽油の場合830[g/L]、A重油の場合850[g/L]となる。

軽油を使用したガスタービンエンジン発電機で、原動機出力350kW、必要運転時間「3時間」の燃料タンク容量を算出する。

 
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