Was ist eine Verbrennungsturbine?
Eine Verbrennungsturbine ist eine Maschine, in die Luft eintritt, verdichtet und vor dem Zünden mit Gas oder Öl gemischt wird. Luft wird in der Regel vorne angesaugt, während die Kompression und Verbrennung in der Regel auch in verschiedenen Abschnitten stattfinden. Die Verbrennungswärme kann dann eine Turbine bewegen, die die Kraft des sich schnell bewegenden Hochdruckgases in Energie umwandelt. Die Verbrennungsturbine wird häufig von Kraftwerken zur Stromerzeugung sowie von Flugzeugtriebwerken zur Erzeugung von Schub eingesetzt.
Das auch als Gasturbine bezeichnete System ist im Allgemeinen ein Verbrennungsmotor, in dem Gase kontinuierlich gezündet werden, während dieser Prozess in Kraftfahrzeugmotoren typischerweise intermittierend ist. Der größte Teil der Turbinenleistung treibt den Kompressor an, während nur ein Teil davon Strom erzeugt. Ein häufiges Problem bei einer Verbrennungsturbine ist daher die Energieeffizienz; Die Funktion der Einheit wird normalerweise durch den Brayton-Zyklus bestimmt, in dem Luft komprimiert und der Druck erhöht wird. Die Luft wird mit konstantem Druck erwärmt, bis sie sich ausdehnen kann, wobei Druck und Temperatur abnehmen. Eine Verringerung des Luftvolumens tritt typischerweise auf, wenn Wärme aus der Maschine in die Atmosphäre entweicht.
Manchmal wird einer Verbrennungsturbine ein Regenerator hinzugefügt, um die vom Abgas abgegebene Luft zu erwärmen, während ein Ladeluftkühler die Temperatur des komprimierten Gases senken kann. Dies kann den Arbeitsaufwand des Kompressors minimieren und den Wirkungsgrad der Turbine erhöhen. In Systemen mit zwei Turbinen wird häufig ein Nacherhitzer für die Strömung zwischen beiden verwendet. Eine andere Möglichkeit, den Wirkungsgrad einer Verbrennungsturbine zu erhöhen, besteht darin, die Wärme aus dem Abgas über einen Kanalbrenner für den Einsatz in Öfen, Materialtrocknungssystemen und anderen Prozessen, die die überschüssige Wärme nutzen, zu erfassen.
Der Wirkungsgrad einer Verbrennungsturbine kann auch durch das Klima und die Höhe beeinflusst werden. An Orten mit starken Temperaturschwankungen zwischen Sommer und Winter können Effizienz und Kapazität erheblich variieren. Die typischen Werte können Konstrukteuren dabei helfen, zu entscheiden, welche Arten von Komponenten hinzugefügt werden müssen, damit die Turbine mit der höchsten Energieeffizienz läuft.
Die meisten Arten von kommerziellen Verbrennungsturbinen können je nach Modell zwischen 500 Kilowatt und 25 Megawatt betrieben werden. Manchmal sind Stickoxid- und Kohlenmonoxidemissionen ein Problem. Daher können Wasserinjektions- und SCR-Komponenten (Selective Catalytic Reduction) zugesetzt werden, um das Risiko einer Exposition gegenüber solchen Gasen zu verringern. Ein Verbrennungsmotor ist in der Regel zuverlässig und für Energieversorgungsunternehmen und andere Einrichtungen, die solche Maschinen einsetzen können, allgemein verfügbar.