Введение

Capstone Green Energy, ранее Capstone Turbine Corporation, была основана в 1988 году как калифорнийский производитель газовых турбин, специализирующийся на производстве энергии с помощью микротурбин, а также систем когенерации тепла и холода. Ключевой особенностью конструкции Capstone является использование воздушных подшипников, обеспечивающих безобслуживаемую и не требующую смазки работу на протяжении всего срока службы турбины и сводящих систему к одной движущейся части. Это также устраняет необходимость в системах охлаждения или других вспомогательных системах. Микротурбина Capstone – это универсальная и регулируемая технология, работающая на различных видах топлива и достаточно масштабируемая для широкого спектра применений.

История

Компания была основана в 1998 году как NoMac Energy Systems в Тарзане, образованное из сочетания фамилий двух ее основателей, Джеймса Ноэ и Робина Маккея. Ранее оба работали в AlliedSignal, но покинули компанию, чтобы разработать свои идеи для генератора на микротурбине. Гарольд А. Розен, старший брат Бена, одним из первых обратил внимание на начинающую турбинную компанию, после того как его друг из NASA передал ему статью, описывающую эту технологию. Розены приобрели NoMac и переименовали ее в Capstone. Кроме того, в мае 1993 года Розены основали отдельную компанию Rosen Motors для разработки прототипа автомобильного силового агрегата с турбинным маховиком, использующего микротурбину, однако в ноябре 1997 года Rosen Motors прекратила свою деятельность из-за отсутствия заинтересованности крупных производителей в дальнейших инвестициях. После закрытия Rosen Motors, Capstone продолжила развивать свою микротурбину как источник электроэнергии для распределенной генерации, чему способствовали инвестиции руководителей в сфере компьютерных технологий, включая Бена Розена, Пола Аллена и Билла Гейтса, хотя Capstone также сотрудничала с Ричардом Хиллеманом для создания гибридного электрического суперкара CMT 380, представленного на Лос-Анджелесском автосалоне в 2009 году. В нем использовалось шасси GTM от Factory Five Racing. В системах распределенной генерации микротурбины часто являются частью установок комбинированного производства тепла и электроэнергии, утилизирующих тепло выхлопных газов для повышения общей тепловой эффективности. 22 апреля 2021 года компания объявила о смене названия на Capstone Green Energy. В июле 2021 года компания поставила первую микротурбину, работающую на водороде, австрийской инженерно-строительной компании Innovametall Stahl Und Metallbau для использования на ее предприятии по порошковому покрытию в Фрайштадте. Capstone является членом партнерства Combined Heat and Power Агентства по охране окружающей среды США, которое стремится повысить эффективность энергетической инфраструктуры страны и сократить выбросы загрязняющих веществ и парниковых газов. Capstone, сертифицированная DQS по стандартам ISO 9001:2015 и ISO 14001:2015, имеет штаб-квартиру в районе Лос-Анджелеса и располагает центрами продаж и/или обслуживания в США, Латинской Америке, Европе, на Ближнем Востоке и в Азии. 28 сентября 2023 года Capstone Green Energy объявила о банкротстве в соответствии с главой 11 Кодекса США о банкротстве.

Продукты

Компания продает генераторы микротурбин для производства электроэнергии, когенерации, возобновляемой энергии на биогазе и питания гибридных транспортных средств. Capstone предлагает микротурбины с выходной мощностью от [значение] до [значение]. Несколько турбин могут быть объединены с системой Capstone Advanced Power Server (APS) для увеличения общей мощности. Микротурбины Capstone вызвали интерес как расширитель запаса хода для гибридных электромобилей, особенно для гибридных электрических рабочих грузовиков. Благодаря небольшому весу, компактным размерам и быстрому времени запуска, они идеально подходят для использования в качестве резервного источника питания с функцией "мгновенного включения" для подзарядки основных аккумуляторов. Примером гибридного транспортного средства, оснащенного Capstone, является Capstone CMT 380, оборудованный газотурбинным генератором мощностью 30 кВт, работающим на дизельном топливе, который при необходимости заряжает Li-Poly аккумуляторы. Запас хода CMT 380 на одной только батарее составляет [значение] км, но при использовании микротурбины он увеличивается до более чем [значение] км.

Дизайн

Микротурбина Capstone представляет собой турбовальный двигатель с единым соединенным валом, на котором установлены компрессор, турбина и генератор. Идеализированный цикл работы газовой турбины описывается циклом Брэйтона. В этой машине всасываемый воздух направляется над генератором (G) для его охлаждения и затем сжимается в компрессоре (C). Сжатый воздух проходит через пластинчатый теплообменник (рекуператор (R)), где происходит его нагрев за счет выхлопных газов без их смешивания. Рекуператор использует тепло выхлопных газов для предварительного нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, что повышает общий КПД микротурбины. Далее, сжатый и предварительно нагретый воздух подается в камеру сгорания (X), где смешивается с топливом и сгорает. Нагретые продукты сгорания расширяются в турбине (T), приводя во вращение центральный вал. Поскольку турбина, компрессор и генератор смонтированы на одном центральном вале, вращение турбины обеспечивает выработку электроэнергии, одновременно обеспечивая забор воздуха, необходимого для поддержания процесса. Чем быстрее вращается вал в магнитном поле, тем выше выходная электрическая мощность. Для стабилизации выходной мощности используется силовой преобразователь на основе инвертора.

Качественные исследования

Пример применения микротурбин Capstone C65 на примере отеля Lotte New York Palace в Нью-Йорке, поставленных через RSP Systems, дистрибьютора Capstone. Пример применения микротурбины C65 на примере компании Wintershall Holding GmbH в Großaitingen. Пример применения микротурбины C65 на примере компании Oncor Electric Delivery в Ланкастере, штат Техас.