Hogyan működik és milyen kihívásokat rejt a CO2-kompresszor az ipari szén-dioxid leválasztásban?

Az integrált fogaskerekes, nyolc fokozatú centrifugális CO2-kompresszorokat az API 617 szabvány alapján tervezik és gyártják, amely biztosítja a gépek megbízhatóságát és teljesítményét az ipari alkalmazásokban. A gyakorlatban a kompresszor és a hajtómű csomagja olyan komplex, hogy egyetlen berendezésként működik, ám gyakran két különálló modulból áll – egy alacsony nyomású (LP) és egy magas nyomású (HP) kompresszorból –, amelyeket külön-külön, magas fordulatszámú indukciós motorok hajtanak. Alternatív megoldásként előfordul, hogy egyetlen villanymotor két külön sebességű fogaskerék áttételen keresztül hajtja mindkét kompresszort. A motorok frekvenciaváltóval (VFD) rendelkeznek, így az indításuk lágyabb, ezáltal elkerülhető a hálózati túlterhelés.

Az ilyen rendszerek tipikusan 100%-os névleges fordulatszámon üzemelnek, a kompresszorokat pedig köztes hűtőkkel látják el, amelyek az LP és HP fokozatok között, illetve a két kompresszor között helyezkednek el. A hűtők jelentős hőt vonnak el, amely a körfolyamat során vízhűtésbe kerül. Ez a hőmennyiség összesen körülbelül 22 MW hőteljesítményt jelent, ám exergia szempontjából alacsony értékű, így gazdaságosan újabb elektromos energiává átalakítani nehéz. A hő általában a hűtőtornyon keresztül kerül a légkörbe, bár bizonyos esetekben lehetséges a hő hasznosítása más folyamatokban, például a villamosenergia- vagy hőtermelés egyéb blokkjainál, ám ezek a megoldások minden esetben költség-haszon elemzést igényelnek.

A hagyományos, egy vonalba épített kompresszorok – különösen azok, amelyeknél a végfokozat szuperkritikus CO2-pumpa – jobb megbízhatósági, rendelkezésre állási és karbantarthatósági mutatókat (RAM) kínálnak, és a hővisszanyerés szempontjából is előnyösebbek lehetnek. Ezért a végső műszaki és gazdasági tervezési fázisban nem szabad egyértelműen kizárni ezeket az alternatívákat az integrált fogaskerekes megoldással szemben.

A kompresszorok üzemeltetése során fontos tényező az off-design, vagyis az eltérés a névleges üzemi állapottól. Az OEM által szolgáltatott teljesítménygörbék segítenek az eltérő működési pontok elemzésében, amelyek magukban foglalják a kibocsátási nyomást, a politrópikus emelést és a gáz munkafogyasztását. A kompresszorok teljesítményének szabályozása az irányító szárnyak (IGV) segítségével történik, melyekkel a kibocsátási nyomás állandó szinten tartható, miközben a CO2 térfogatárama változtatható. Ez a megközelítés hatékonyabb energiafelhasználást eredményez a recirkulációs módszerrel szemben.

A karbon leválasztás teljesítményének értékeléséhez két fő paraméter szolgál: az elektromos energiafogyasztás a leválasztó blokknál, valamint a csőlepárló reboilerének gőzfogyasztása. Az utóbbi az elveszett gőzturbinás generátor teljesítményét jelzi a villamosenergia-blokknál. A legjelentősebb energiafogyasztók közé tartozik a CO2-kompresszor és az üzemanyag-gáz booster ventilátor.

A csőlepárló működése során a CO2-t az abszorberben elnyelő "gazdag" amint hővel melegítik, így a CO2 kiszabadul, és a "szegény" amint visszavezetik az abszorberbe. A hőcserélők feladata, hogy a gazdag amint lehűtsék az abszorber hőmérsékletére (körülbelül 45°C), miközben a szegény amint felmelegítik a lepárló hőmérsékletére (120°C körül). A két aminfázis közötti hőcserével optimalizálható a hőenergia-felhasználás, így csökkentve az energiaigényt.

A lepárló nyomásának optimalizálása összetett feladat: magasabb nyomás előnyös a CO2 kompresszió szempontjából, míg az alacsonyabb nyomás kedvezőbb a gőzkivétel és az ezzel járó turbinaveszteség csökkentése miatt. Egy általánosan elfogadott megoldás a 30%-os monoetanol-amin (MEA) használata, ahol a lepárló alsó hőmérséklete körülbelül 120°C, a nyomás pedig 1,9 bar körüli.

Az energiaigény a lepárlónál három fő összetevőből áll: a CO2 deszorpciójának reakcióhője, a szükséges gőz előállítása a lepárlóhoz, valamint a beérkező gazdag amin hőmérsékletének emelése. Ez az energia a kondenzációs gőzből származik, amelyet a hőcserélőben hasznosítanak, és amelyet általában a villamosenergia-blokk alacsonyabb hőfokú gőzéből nyernek ki.

A folyamat teljes modellezéséhez és optimális tervezéséhez speciális kémiai folyamat szimulációs szoftverek szükségesek, mint például az Aspen Plus vagy a ProMax, melyek segítségével a folyamat pontos energetikai és anyagmérleg egyensúlya megállapítható.

Fontos megérteni, hogy a CO2-kompresszor és a kapcsolódó rendszerek tervezése és üzemeltetése nem csupán a mechanikai és elektromos teljesítményről szól, hanem szorosan összefügg az egész leválasztási folyamat energetikai optimalizálásával. A hővisszanyerés lehetőségei, a gőzfelhasználás és a kompresszorok működésének finomhangolása kulcsfontosságú a hatékony és gazdaságos CO2-leválasztáshoz.

Milyen szerepet játszik a termikus energiatárolás és a koncentrált napenergia-technológiák fejlődésében a CRS és az MSST?

A koncentrált napenergia (CSP) rendszerek fejlesztésében a termikus energiatárolás (TES) alkalmazása alapvető fontosságúvá vált, különösen az integrált napenergia-kombinált ciklusú (ISCC) rendszerek esetében. Bár az ISCC koncepció előnyei között gyakran említik a TES rendszerek kizárását a magas költségek és a technikai bonyolultság miatt – például a sóolvadék alapú hőátadó közeg és tároló közeg alkalmazása, vagy a közvetlen gőzfejlesztés komplexitása –, mégis számos érv szól a részleges TES integráció mellett. Egy hatórás TES kapacitás hozzáadása például jelentősen növelheti a kapacitásarányt (SM) 1,8–2,0-ra, ami jelentős hatással van az egységnyi teljesítményre jutó költségre, noha ez az érték még nem tartalmazza magát a TES rendszer költségét.

A korlátozott TES rendszer előnyei közé tartozik a gőzturbina nyomás- és hőmérséklet-átmeneteinek csökkentése, ami javítja a hőfeszültség-szabályozást és gyorsabb indítást tesz lehetővé, különösen éjszakai leállást követően. Egyes tanulmányok szerint ez akár napi 10%-os energiatermelés-növekedést is eredményezhet, különösen magas nyomású gőzrendszerek esetén, ahol a lassú hőátmenetek jelentős teljesítménycsökkenéshez vezethetnek.

Számos CSP erőmű rendelkezik parabolikus vályús kollektormezővel és sóolvadékos TES rendszerrel. Kiemelkedő példák az arizonai Solana Generation Station (280 MW) és a spanyolországi Andasol 1 (150 MW). Ugyanakkor a sóolvadékos naptorony (MSST) technológia jóval kevésbé elterjedt, Észak-Amerikában és Európában mindössze három releváns példát említhetünk. Az első a Solar Two, egy 10 MWe teljesítményű demonstrációs projekt Barstowban, Kaliforniában, amely 1996 és 1999 között működött. A második a spanyolországi Gemasolar, amely 20 MWe kapacitásával és 15 órás TES rendszerével 2011 óta működik, és a Solar One és Solar Two projektek koncepcióira épít. A harmadik a Crescent Dunes Nevada államban, amely 110 MWe teljesítményű volt 10 órás TES kapacitással, de működése súlyos technikai problémák miatt 2019-ben végleg megszűnt.

A Solar Two és Gemasolar üzemeltetési tapasztalatai alapján az MSST technológia a Technológiai Készenléti Szint (TRL) 9-es szintjén áll, azaz teljes körűen validált és működő technológiának tekinthető. A technológiai érettség szempontjából két független forrás is hasonló következtetésre jutott: a naptorony (central receiver) CSP rendszerek a kereskedelmi bevezetés küszöbén állnak, függetlenül attól, hogy milyen hőátadó közeget alkalmaznak. Mindez különösen igaz annak fényében, hogy az MSST jelenleg a működő naptorony kapacitás mintegy 30%-át adja, és a Crescent Dunes projekt is a még kivitelezés alatt álló kapacitások ötödét képviselte.

Ugyanakkor a technológiai fejlesztés során az egyik kulcskérdés a skálázhatóság. Míg a Solar Two és a Gemasolar viszonylag kis teljesítményű létesítmények voltak, a Crescent Dunes egy jóval nagyobb léptékű projektként már komoly problémákkal küzdött, beleértve a sótartály szivárgását, alacsony kapacitáskihasználást (2018-ban kb. 20%), jogi vitákat és a tulajdonosi struktúra változását. Ez ismét rávilágított arra, hogy a hagyományos hőcserélők (pl. csöves-héjas rendszerek) nem hasonlíthatók össze egyszerűen a sóolvadékos megoldásokkal. A kulcsprobléma a sóolvadék folyékony állapotban tartása, amely elsősorban szabályozástechnikai kérdés – mindaddig, amíg a rendszer mérete nem lép túl egy kritikus ponton, amit például az eSolar projekt több kilométeres csőhálózata már túlléphetett.

A CRS technológia, vagyis a naptorony rendszer, különösen TES integrációval, jelenleg a legígéretesebb CSP megoldás ISCC alkalmazások számára. Alapvető elemei a heliosztát mező, amely a napfényt egy központi toronyra fókuszálja; a torony tetején elhelyezett sugárzáselnyelő, amely a beérkező hőt hőátadó közegen keresztül vezeti el; valamint a gőzfejlesztő, amely lehet közvetlen vagy közvetett rendszerű, azaz vagy közvetlen gőzfejlesztéssel, vagy sóolvadékon keresztül működik. A rendszer továbbá tartalmaz egy két-tartályos sóolvadékos tárolórendszert, valamint egy fejlett vezérlőrendszert, amely minden heliosztát mozgását napkövetéssel szinkronizálja.

A jó hőcserélő kialakítás kulcsa a hőfluxus maximalizálása a hőátadó közeg irányába anélkül, hogy a csövek túlhevülnének. Ez egyensúlyt kíván a csőanyag, a hőátadó közeg teljesítménye és az energiaveszteségek (például sugárzás, vezetés, konvekció) minimalizálása között. A toronyszerkezet lehet acélból épített, öntöttbeton henger vagy csőszerű acélszerkezet.

A CRS rendszerek fejlődése, különösen az MSST technológia kereskedelmi bevezetése, szorosan összefügg a TES rendszerek technikai és gazdasági fejlődésével. A TES integrációja nemcsak a napi energiatermelés stabilizálásában és maximalizálásában játszik szerepet, hanem a rendszer gyors indíthatóságában, a ciklikus hőterhelés csökkentésében és a hosszú távú működési megbízhatóság fenntartásában is. Ezzel együtt

Hogyan befolyásolják az üzemi tényezők a naphőerőművi gőzfejlesztők megbízhatóságát és élettartamát?

A koncentrált napenergia (CSP) rendszerekben alkalmazott hőcserélők és gőzfejlesztők üzemi viszonyai olyan komplex kihívásokat vetnek fel, amelyek megértése és kezelése kulcsfontosságú a rendszer élettartama és megbízhatósága szempontjából. Az egyik alapvető tervezési kérdés a hőtároló közeg kiválasztása, ahol az ár, elérhetőség és teljesítmény (pl. légnyomásesés a forró és hideg végek között) közötti egyensúlyt kell megtalálni.

A sCO₂ (szuperkritikus szén-dioxid) és a levegő közötti hatalmas nyomáskülönbség – mintegy 300 bar vs. légköri nyomás – extrém csőfali igénybevételeket eredményez. Általában a sCO₂ csövekben vagy lemezekben áramlik, míg a levegő a hőcserélő házán keresztül halad. Ez különösen megterhelő üzemi viszonyokat teremt, amelyeket a rendszer indítása, leállítása vagy terhelésváltozása során fellépő hőfeszültségek tovább súlyosbíthatnak. Ezen termikus tranziensek megfelelő kezelése elengedhetetlen a szerkezeti fáradási élettartam biztosításához.

A gőzfejlesztő rendszerekben – különösen a nagy nyomású gőztermelésre tervezett DSSR-ek esetében – vastag falú elemeket alkalmaznak, amelyek érzékenyek a hőciklusokra. A DSSR-rel szemben a megolvadt sóval működő napkollektorok lényegesen kisebb üzemi nyomásnak vannak kitéve, ami vékonyabb nyomástartó falakat tesz lehetővé, ezáltal csökkentve a fáradásos károsodás kockázatát.

Az üzemi ciklusok – különösen a napi indítás-leállítás – élettartamot befolyásoló hatása kritikus jelentőségű. A CSP tornyok kollektorai jelentős lehűlésnek vannak kitéve éjszakánként, ezért inkább hideg vagy langyos indítási üzemmódban működnek. A ciklikus igénybevételek – beleértve a kúszást és a fáradást is – teljes körű elemzése szükséges mind a DSSR, mind a megolvadt sót használó kollektorok esetében.

A kollektorcsövek pontos hőmérséklet-ellenőrzése alapvető fontosságú a rendszer biztonságos működtetéséhez. Ehhez infravörös (IR) kamerákat és dedikált hőfluxus-mérőket használnak, amelyek érzékenyek a sivatagi környezet sajátosságaira – például a levegő tisztaságára, a kamera dőlésszögére és a távolságra. Az IR kamerák pontossága jelentősen romolhat ezek miatt, ezért a gyártó által végzett helyspecifikus validálás szükséges.

A csövek környezetében kialakuló hőmérséklet-különbségek – mivel az elülső felület közvetlen napsugárzást kap, míg a hátulsó árnyékban marad – olyan hőfeszültségeket eredményeznek, amelyek ciklikus fáradásos mechanizmushoz vezethetnek. Ez nem CSP-specifikus jelenség, de különösen releváns ott, ahol extrém hőfluxusok lépnek fel. A csővezeték- és áramláseloszlási hibák elemzése már a tervezési szakaszban kulcsfontosságú.

A szuperhevítők kilépő paneljeiben az extrém gőzhőmérséklet és hőfluxus miatt a hagyományos anyagok – mint a T11, T22 vagy T91 – oxidációs határértékei túlléphetők. Ezért a kilépő szakaszok anyaga gyakran hőálló ötvözetekből készül, például Super 304H, Inconel 617, HR6W vagy HR3C. Ezek mind ASME kód által jóváhagyott anyagok, de gyakorlati tapasztalat kevés áll rendelkezésre a magas nyomású, magas hőmérsékletű, napi ciklusú üzemre tervezett rendszerekben, különösen CSP-k esetében.

A megolvadt sóval működő gőzfejlesztők esetében további kihívást jelent a só kloridtartalma, amely korróziót idézhet elő. Ezt csak alacsony kloridtartalmú, technikai tisztaságú sók alkalmazásával lehet megelőzni.

Az összekötő csővezetékek nyomáseséseinek eltérései instabilitásokat és áramlási pulzációkat okozhatnak, amelyek különösen károsak lehetnek a CSP rendszerek magas hőfluxusú alkalmazásaiban. Az elosztórendszer szimmetrikus kialakítása elengedhetetlen ahhoz,

Hogyan kezeljük a szuperhatékony hőcserélők és turboműszaki berendezések tervezési kihívásait az energiaátmenet korszakában?

A szuperkritikus CO2 ciklushoz (sCO2) kapcsolódó hőcserélők tervezése komoly kihívásokkal jár, különösen, ha a működési nyomás meghaladja a 2 bart, és a hőterhelés a 700 MWth nagyságrendjébe esik. Ilyen körülmények között a legalkalmasabb megoldás a kompakt lemezes hőcserélő (PCHE), ám ezek nem standard termékek, amelyeket egyszerűen egy OEM katalógusból lehet rendelni. Az alkalmazott anyagok, például az 316L/H rozsdamentes acél, a gyártás, az összeállítás, valamint a folyadékáramlási utak és a termohidraulikus teljesítmény tervezése egyedi fejlesztést igényelnek. A már létező PCHE megoldások általában nagyságrendekkel kisebb hőterhelésre készültek, így az új, nagy teljesítményű berendezések első példányai (FOAK) egyediek és alapos tervezési munkát igényelnek.

Az additív gyártási technológiák fejlődése egy újabb perspektívát nyit a hőcserélők fejlesztésében. A GE által az amerikai DOE ARPA-E támogatásával kifejlesztett Ultra Performance Heat Exchanger Enabled by Additive Technology (UPHEAT) a mikrotrifurkáló magstruktúrákat és speciális elosztó rendszereket alkalmaz. Az eszköz egy különleges, magas hőmérsékletű, repedésálló nikkelszuperötvözetből (GE AM303) készül, amely kifejezetten az additív gyártásra optimalizált. A berendezés akár 900 °C-on és 250 bar nyomáson is képes működni, mindössze 0,5%-os nyomásveszteséggel és 4 kWth/kg teljesítménysűrűséggel. Az elv, amelyre a UPHEAT épül, az egyik folyadékáram folyamatos elágaztatása és újraegyesítése egy trifurkáló csőrendszerben, miközben a másik áram az ellenkező irányban halad hasonló struktúrában. Ez a párhuzamos, egymásba fonódó áramlás kivételes hőátadási teljesítményt eredményez, miközben a két közeg fizikailag elkülönül. A megoldás inspirációját az emberi tüdő működése adja.

A legnagyobb műszaki nehézség azonban nem csupán a hatékonyság növelése, hanem a tartósság és megbízhatóság biztosítása a termikus igénybevételek mellett. A hegesztett kötések, fejlécek és a mikrocsatornák vékony falai a start-stop ciklusok, terhelésváltozások és egyéb átmeneti állapotok során rendkívül érzékenyek a fáradásra és törésre. Ezért a tervezés során elengedhetetlen a kifinomult CAD/FEA szimulációk alkalmazása, valamint hosszú távú terepi tesztelés a kereskedelmi méretű berendezések életképességének igazolására. A méretezés és a magas megbízhatóság, rendelkezésre állás és karbantarthatóság (RAM) elérése különösen nagy kihívás, így az sCO2 ciklusok széles körű alkalmazása még hosszú évtizedeket igényelhet.

A szivattyúk, kompresszorok és expanziós turboműszaki berendezések szintén kulcsszerepet játszanak az energiaátmeneti technológiákban, beleértve a sCO2 ciklusokat, nukleáris ciklusokat CO2 vagy hélium munkaközeggel, valamint hő- és kriogén energiatárolási megoldásokat. Ezek a berendezések, bár régóta ismertek a kémiai és olajipari alkalmazásokban, új funkciókkal és kihívásokkal lépnek előtérbe az új energiaátmeneti rendszerekben. A termodinamikai tervezésük viszonylag egyszerű, és az alapfogalmak könnyen elsajátíthatók a standard turbomachinek irodalmából, de a mechanikai és aerodinamikai finomhangolás már nagyobb szakértelmet igényel.

Különösen fontos a zárt körfolyamatok hermetikus tömítéseinek biztosítása, mivel a szivárgások kezelése kritikus kérdés, mely a sCO2 pilotprojektek szárazgáztömítéses problémáin keresztül jól ismert. A komponensek gyakran magas fordulatszámokon üzemelnek, így a vibráció és a magas ciklikus fáradás (HCF) problémák rendszeresen előfordulnak, jelentősen befolyásolva a megbízhatóságot. Ezért a tervezésnek és a gyártásnak egyaránt kiemelten kell kezelnie ezeket a dinamikus terheléseket és azok hatásait.

A hőcserélők és turboműszaki berendezések komplexitása, a magas működési paraméterek, az anyagválasztás és az innovatív gyártási technológiák integrálása egyaránt elengedhetetlenek ahhoz, hogy az energiaátmenetben rejlő potenciál teljes egészében kiaknázható legyen. Az új technológiák első alkalmazásai (FOAK) különösen nehéz tervezési és üzemeltetési kihívásokat tartogatnak, amelyek kezelése multidiszciplináris megközelítést és hosszú távú fejlesztési programokat igényel. Ezzel párhuzamosan a technológiák skálázása, a megbízhatóság és a karbantarthatóság kérdései csak fokozott vizsgálatok után nyerhetnek meggyőző választ, így az ipari alkalmazásig vezető út még messze nem egyszerű.

Fontos megérteni, hogy a hőcserélők és turboműszaki berendezések fejlesztése során nem csupán az elméleti hatékonyság és anyagjellemzők számítanak, hanem a valós üzemeltetési körülmények között fellépő mechanikai és termikus igénybevételek, valamint a karbantartási, javítási lehetőségek is. A berendezések élettartama, a megbízhatóság, az üzembiztonság és a gazdaságosság összefüggő tényezők, amelyek nélkülözhetetlenek a sikeres ipari alkalmazáshoz.

Miért előnyös a Rankine-ciklus egyes gázturbinás rendszerekkel szemben?

A mechanikus hűtőtornyok ventilátorai által fogyasztott parazita teljesítmény különösen forró éghajlatokon teszi megterhelővé a hőelvonási követelményeket. A természetes huzatú hűtőtornyok ugyan elkerülik ezt, mivel a kéményhatás elvén működnek, de az elhelyezésük és hatékonyságuk szigorú környezeti szabályozásokba ütközhet. Sok térségben tilos a felmelegedett hűtővíz természetes vizekbe történő visszavezetése az ökoszisztéma károsítása miatt. Így még az ideálisnak tűnő helyszíneken is költséges megoldásokat kell alkalmazni a hőelvonás biztosítására.

A Rankine-gőzciklus legnagyobb hátránya a Brayton-gázturbinás ciklussal szemben az alacsonyabb METH (Maximális Elérhető Turbinabemeneti Hőmérséklet), azonban ezt ellensúlyozza a sokkal alacsonyabb METL (Minimális Elérhető Turbinakimeneti Hőmérséklet). A termodinamika elsődleges törvényeiből következik, hogy a ciklus hatásfokát ezek együtt határozzák meg. Emiatt a korszerű Rankine-ciklusok hatásfoka már eléri vagy meghaladja a legmodernebb gázturbinás rendszerekét is, amelyek általában 40% körüli hatásfokot tudnak elérni.

A szénalapú erőművek jellemző Rankine-ciklus paraméterei 165 bar nyomás és 565°C gőzhőmérséklet. A szuperkritikus rendszerek akár 250 bar nyomásig is elmennek, míg az ultra-szuperkritikus rendszerek elérik a 300 bar nyomást és a 700°C hőmérsékletet is. Ugyanakkor a technológiai megbízhatóság és gazdaságosság határai miatt javasolt a 600°C és a szubkritikus 165-180 bar közötti tartományban maradni. Ezen határok között mozgó rendszerek már bőven képesek versenyezni bármely korszerű gázturbinás megoldással.

A Rankine-ciklus hűtéséhez nem csak víz használható. Az Organikus Rankine Ciklusok (ORC) – ahol a munkaközeg nem víz, hanem szerves anyag (például izopentán vagy ammónia) – már bizonyítottak alacsony hőmérsékletű hővisszanyerési és geotermikus alkalmazásokban. A Kalina-ciklus pedig ammónia és víz keverékét alkalmazza munkaközegeként, amellyel a fázisváltás nem állandó nyomáson történik, ezáltal csökkentve az exergiaveszteséget. Ugyanakkor megbízhatósági problémák miatt ez a koncepció nem jutott túl a demonstrációs szakaszon.

Az olyan reaktoroknál, mint a gyorsreaktorok vagy a só- illetve fémhűtésű rendszerek, amelyek közvetett ciklusokat alkalmaznak, a szuperkritikus CO₂ (sCO₂) Rankine-ciklus különösen ígéretes. Ez a megoldás alacsonyabb hőmérsékleten is képes magas hatásfokot nyújtani, mivel a CO₂ viselkedése szuperkritikus állapotban kedvező hő- és munkajellemzőket biztosít.

A Brayton-ciklusos gázturbinák hőelvonását egy alsó fokozatú ciklussal (bottoming cycle) is ki lehet egészíteni, ha a hőmérséklet túl alacsony ahhoz, hogy klasszikus vízgőz Rankine-ciklust alkalmazzunk. Ebben az esetben jön képbe az ammóniával működő ORC, amely a gázturbinából kilépő hélium hőjét használja fel. Egy ilyen rendszer működési hőmérséklet-tartománya 280°C-tól 62°C-ig terjed, 167,7 bar nyomáson, és képes hőt leadni 19,7°C-os hűtővízhez.

A kombinált ciklus elméletben akár 2,5 százalékpontos hatásfoknövekedést is jelenthet az egyszerű Brayton-ciklussal szemben. Ugyanakkor a valós berendezések méretezése során – például a szivattyúk emelési magasságához és áramlási követelményeihez igazodva – az összes segédberendezés energiafogyasztása jelentősen megnövekedhet. Ez különösen igaz a hűtőtornyokra, mivel az ammóniás kondenzátor hűtővíz-igénye messze meghaladja a hélium előhűtőjéét.

A kombinált Brayton–Rankine rendszer nettó hatásfoka 49% körüli értéket is elérhet, de az ORC rész hatásfoka általában jóval alacsonyabb, kb. 19,3%, szemben az elméletileg elérhető 33,8%-kal. Ez egy 0,57-es technológiai tényezőt jelent, amelyet konzervatív tervezés során 0,51-re szokás lekerekíteni. Ez az érték használható előzetes hatásfokbecslésekhez részletes számítások nélkül is.

Fontos, hogy a kombinált ciklus nemcsak energetikai előnyt nyújt, hanem lehetőséget ad az alacsony hőmérsékletű hő hasznosítására is, amely önmagában nem lenne elegendő önálló ciklus üzemelteté