Wat is een verbrandingsturbine?
Een verbrandingsturbine is een machine waarin lucht binnenkomt, wordt samengedrukt en wordt gemengd met gas of olie voordat deze wordt ontstoken. Lucht wordt meestal aan de voorkant aangezogen, terwijl compressie en verbranding meestal ook in verschillende secties plaatsvinden. Warmte van de verbranding kan vervolgens een turbine verplaatsen die de kracht van het snel bewegende hogedrukgas omzet in energie. De verbrandingsturbine wordt vaak gebruikt door energiecentrales om elektriciteit op te wekken, evenals in vliegtuigmotoren om stuwkracht te produceren.
Ook wel een gasturbine genoemd, is het systeem in het algemeen een verbrandingsmotor waarin gassen continu worden ontstoken, terwijl in automotoren dit proces typisch intermitterend is. Het grootste deel van het vermogen van de turbine draait de compressor, terwijl slechts een deel ervan elektriciteit opwekt. Een veel voorkomend probleem met een verbrandingsturbine is daarom energie-efficiëntie; de functie van de eenheid wordt meestal bepaald door de Brayton-cyclus, waarbij lucht wordt samengeperst en de druk toeneemt. De lucht wordt verwarmd tot een constante druk totdat deze kan uitzetten, waarbij de druk en temperatuur afnemen. Een afname van het luchtvolume treedt meestal op als warmte de machine in de atmosfeer ontsnapt.
Soms wordt een regenerator toegevoegd aan een verbrandingsturbine om de door de uitlaat vrijgekomen lucht te verwarmen, terwijl een intercooler de temperatuur van gecomprimeerd gas kan verlagen. Het kan het werk dat de compressor nodig heeft minimaliseren, waardoor de efficiëntie van de turbine wordt verhoogd. In systemen waar er twee turbines zijn, wordt vaak een naverwarmer gebruikt op de stroom tussen beide. Een andere manier om de efficiëntie van een verbrandingsturbine te verhogen, is door de warmte van de uitlaat via een kanaalbrander op te vangen voor gebruik in ovens, droogsystemen voor materialen en andere processen die gebruikmaken van de overtollige warmte.
De efficiëntie van een verbrandingsturbine kan ook worden beïnvloed door het klimaat en de hoogte. Op plaatsen met grote temperatuurschommelingen tussen zomer en winter, kunnen efficiëntie en capaciteit nogal variëren. De typische waarden kunnen ontwerpers helpen beslissen welke soorten componenten ze moeten toevoegen om de turbine met de meeste energie-efficiëntie te laten draaien.
De meeste typen commerciële verbrandingsturbines kunnen overal van 500 kilowatt tot 25 megawatt draaien, afhankelijk van het model. Stikstofoxide- en koolmonoxide-emissies zijn soms een punt van zorg, dus waterinjectie en SCR-componenten (Selective Catalytic Reduction) kunnen worden toegevoegd om het risico van blootstelling aan dergelijke gassen te verminderen. Een verbrandingsmotor is doorgaans betrouwbaar en algemeen beschikbaar voor energiebedrijven en andere faciliteiten die van dergelijke machines gebruik kunnen maken.