Cos'è turbina a gas?

Turbina a Gas

Una turbina a gas è un tipo di motore termico rotativo che converte l'energia chimica di un combustibile in energia meccanica, principalmente usata per generare energia elettrica o per la propulsione di aeromobili e navi. Il ciclo operativo di una turbina a gas è il ciclo di Brayton.

Il funzionamento base di una turbina a gas comprende i seguenti passaggi:

1. Aspirazione e Compressione: L'aria ambiente viene aspirata e compressa ad alta pressione da un compressore.
2. Combustione: L'aria compressa entra in una camera di combustione dove viene mescolata con il combustibile (solitamente gas naturale, cherosene o gasolio) e bruciata ad alta temperatura.
3. Espansione: I gas ad alta temperatura e pressione prodotti dalla combustione si espandono attraverso una turbina. L'espansione dei gas fa ruotare le pale della turbina.
4. Scarico: I gas di scarico, dopo aver ceduto energia alla turbina, vengono espulsi nell'atmosfera.

Componenti principali:

• Compressore: Aumenta la pressione dell'aria in ingresso. Esistono compressori assiali e centrifughi.
• Camera di Combustione: Dove avviene la combustione del combustibile.
• Turbina: Converte l'energia termica dei gas di scarico in energia meccanica rotante.
• Albero: Trasmette la potenza meccanica dalla turbina al generatore (nel caso di generazione di energia) o al sistema di propulsione (nel caso di aeromobili o navi).

Tipi di Turbine a Gas:

• Turbine a ciclo semplice: Utilizzano un ciclo di Brayton base.
• Turbine a ciclo combinato: Combinano una turbina a gas con una turbina a vapore per aumentare l'efficienza complessiva. Il calore di scarico della turbina a gas viene utilizzato per generare vapore che alimenta la turbina a vapore.
• Turbogas: Tipologia di centrale termoelettrica che utilizza turbine a gas.

Applicazioni:

• Generazione di Energia Elettrica: Usate in centrali elettriche per la produzione di energia.
• Propulsione Aerea: Motori a reazione per aeroplani ed elicotteri.
• Propulsione Marina: Navi e imbarcazioni ad alta velocità.
• Pompage di Gas e Petrolio: Trasporto di gas naturale e petrolio attraverso oleodotti e gasdotti.
• Cogenerazione: Produzione combinata di energia elettrica e calore.

Vantaggi:

• Elevato rapporto potenza/peso.
• Avviamento rapido.
• Affidabilità relativamente alta.
• Versatilità del combustibile (possono utilizzare diversi tipi di combustibile).

Svantaggi:

• Minore efficienza rispetto ad altri motori termici, soprattutto a carico parziale (questo è migliorato nei cicli combinati).
• Emissioni di ossidi di azoto (NOx) e altri inquinanti (anche questo è mitigato con tecnologie di combustione avanzate e sistemi di post-trattamento).
• Sensibilità alla qualità del combustibile (a meno che non siano progettate per specifici combustibili).