Están formadas por un compresor, una cámara de combustión, una turbina y un generador eléctrico en uno o dos ejes.Pueden tener un recuperador que captura el calor residual para mejorar la eficiencia del compresor, un intercooler y un recalentamiento.Giran a más de 40.000 RPM y una microturbina común de un solo eje suele girar entre 90.000 y 120.000 RPM.Suelen tener un compresor radial de una etapa y una turbina radial de una etapa.Los recuperadores son difíciles de diseñar y fabricar porque operan bajo altos diferenciales de presión y temperatura.
Los avances en la electrónica permiten un funcionamiento desatendido y la tecnología de conmutación electrónica de la energía elimina la necesidad de que el generador esté sincronizado con la red eléctrica, lo que permite que se integre con el eje de la turbina y que haga las veces de motor de arranque.Las turbinas de gas aceptan la mayoría de los combustibles comerciales, como la gasolina, el gas natural, el propano, el gasóleo y el queroseno, así como combustibles renovables como el E85, el biodiésel y el biogás.El arranque con queroseno o gasóleo puede requerir un producto más volátil, como el gas propano.Las microturbinas pueden utilizar la microcombustión.
Las turbinas de gas de tamaño normal suelen utilizar cojinetes de bolas.Las temperaturas de 1.000 °C y las altas velocidades de las microturbinas hacen que la lubricación con aceite y los cojinetes de bolas sean poco prácticos; requieren cojinetes de aire o posiblemente cojinetes magnéticos.Pueden diseñarse con cojinetes de lámina y refrigeración por aire que funcionen sin aceite lubricante, refrigerantes u otros materiales peligrosos.
Para maximizar la eficiencia en carga parcial, se pueden arrancar o parar varias turbinas según sea necesario en un sistema integrado.Los motores alternativos pueden reaccionar rápidamente a los cambios en las necesidades de potencia, mientras que las microturbinas pierden más eficiencia a bajos niveles de potencia.Pueden tener una mayor relación potencia-peso que los motores de pistón, bajas emisiones y pocas, o una sola, pieza móvil.Los motores alternativos pueden ser más eficientes, ser más baratos en general y suelen utilizar simples cojinetes de deslizamiento lubricados por aceite de motor.
Las microturbinas pueden utilizarse para la cogeneración y la generación distribuida como turboalternadores o turbogeneradores, o para alimentar vehículos eléctricos híbridos. La mayor parte del calor residual está contenida en el escape a una temperatura relativamente alta, lo que hace que sea más fácil de capturar, mientras que el calor residual de los motores alternativos se divide entre su escape y el sistema de refrigeración.El calor del escape puede utilizarse para el calentamiento de agua, la calefacción de espacios, los procesos de secado o los enfriadores de absorción, que crean frío para el aire acondicionado a partir de la energía térmica en lugar de la eléctrica.
EficienciaEditar
Las microturbinas tienen una eficiencia de alrededor del 15% sin recuperador, del 20 al 30% con él y pueden alcanzar un 85% de eficiencia combinada térmica-eléctrica en cogeneración.La eficiencia térmica de Niigata Power Systems de 300 kW RGT3R recuperada alcanza el 32,5%, mientras que la RGT3C de 360 kW no recuperada está en el 16,3%.Capstone Turbine afirma que su C200S de 200 kW tiene una eficiencia eléctrica del 33% LHV.
En 1988, el NEDO puso en marcha el proyecto de turbinas de gas cerámicas dentro del proyecto japonés New Sunshine: en 1999, la CGT302 de Kawasaki Heavy Industries, de 311,6 kW y con dos ejes recuperados, alcanzó una eficiencia del 42,1% y una temperatura de entrada a la turbina de 1.350 °C.En octubre de 2010, el Departamento de Energía de EE.UU. adjudicó a Capstone el diseño de una microturbina intercooler de dos etapas derivada de sus actuales motores de 200 kW y 65 kW para una turbina de 370 kW con un objetivo de eficiencia eléctrica del 42%.Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Lappeenranta diseñaron una microturbina de dos ejes intercooler y recuperada de 500 kW con un objetivo de eficiencia del 45%.
