Che cos'è una turbina a combustione?
Una turbina a combustione è una macchina in cui l'aria entra, viene compressa e viene miscelata con gas o olio prima di essere accesa. L'aria viene in genere aspirata nella parte anteriore, mentre la compressione e la combustione si verificano generalmente anche in diverse sezioni. Il calore generato dalla combustione può quindi spostare una turbina che converte la forza del gas ad alta pressione in rapido movimento in energia. La turbina a combustione viene spesso utilizzata dalle centrali elettriche per generare elettricità, così come nei motori degli aerei per produrre spinta.
Chiamato anche turbina a gas, il sistema è generalmente un motore a combustione interna in cui i gas vengono continuamente accesi, mentre nei motori automobilistici questo processo è tipicamente intermittente. La maggior parte della potenza della turbina fa funzionare il compressore, mentre solo una parte di essa genera elettricità. Un problema comune con una turbina a combustione, quindi, è l'efficienza energetica; la funzione dell'unità è generalmente definita dal ciclo di Brayton, in cui l'aria viene compressa e la pressione aumenta. L'aria viene riscaldata a una pressione costante fino a quando non può espandersi, durante la quale la pressione e la temperatura diminuiscono. In genere si verifica una diminuzione del volume dell'aria quando il calore fuoriesce dalla macchina nell'atmosfera.
A volte un rigeneratore viene aggiunto a una turbina a combustione per riscaldare l'aria emessa dallo scarico, mentre un intercooler può ridurre la temperatura del gas compresso. Può ridurre al minimo il lavoro necessario al compressore, aumentando l'efficienza della turbina. Nei sistemi in cui sono presenti due turbine, viene spesso utilizzato un riscaldatore sul flusso tra le due. Un altro modo per aumentare l'efficienza di una turbina a combustione può essere quello di catturare il calore dallo scarico, tramite un bruciatore a condotto, per l'uso in forni, sistemi di asciugatura del materiale e altri processi che sfruttano il calore in eccesso.
L'efficienza di una turbina a combustione può anche essere influenzata dal clima e dall'altitudine. In luoghi che presentano ampie fluttuazioni di temperatura tra estate e inverno, l'efficienza e la capacità possono variare abbastanza. I valori tipici possono aiutare i progettisti a decidere quali tipi di componenti aggiungere per far funzionare la turbina con la massima efficienza energetica.
La maggior parte dei tipi di turbina a combustione commerciale può funzionare da 500 chilowatt a 25 megawatt, a seconda del modello. Le emissioni di ossido nitrico e monossido di carbonio sono talvolta fonte di preoccupazione, pertanto è possibile aggiungere l'iniezione di acqua e i componenti di riduzione catalitica selettiva (SCR) per ridurre il rischio di esposizione a tali gas. Un motore a combustione è in genere affidabile e comunemente disponibile per le aziende elettriche e altre strutture che possono utilizzare tali macchinari.