Comprendono un compressore, un combustore, una turbina e un generatore elettrico su uno o due alberi.Possono avere un recuperatore che cattura il calore di scarto per migliorare l’efficienza del compressore, un intercooler e il riscaldamento. ruotano a più di 40.000 RPM e una comune microturbina ad albero singolo ruota di solito da 90.000 a 120.000 RPM. spesso hanno un compressore radiale a uno stadio e una turbina radiale a uno stadio.I recuperatori sono difficili da progettare e fabbricare perché operano sotto alti differenziali di pressione e temperatura.
I progressi nell’elettronica permettono il funzionamento non presidiato e la tecnologia di commutazione elettronica dell’alimentazione elimina la necessità che il generatore sia sincronizzato con la rete elettrica, permettendogli di essere integrato con l’albero della turbina e di raddoppiare come motore di avviamento.Le turbine a gas accettano la maggior parte dei combustibili commerciali, come benzina, gas naturale, propano, diesel e cherosene, nonché i combustibili rinnovabili come E85, biodiesel e biogas.L’avvio con cherosene o diesel può richiedere un prodotto più volatile come il gas propano.Le microturbine possono usare la microcombustione.
Le turbine a gas a grandezza naturale spesso usano cuscinetti a sfera.Le temperature di 1000 °C e le alte velocità delle microturbine rendono impraticabile la lubrificazione a olio e i cuscinetti a sfera; richiedono cuscinetti ad aria o eventualmente cuscinetti magnetici.Possono essere progettate con cuscinetti a lamina e raffreddamento ad aria che operano senza olio lubrificante, refrigeranti o altri materiali pericolosi.
Per massimizzare l’efficienza a carico parziale, più turbine possono essere avviate o fermate secondo necessità in un sistema integrato.I motori a pistoni possono reagire rapidamente ai cambiamenti della richiesta di potenza, mentre le microturbine perdono più efficienza a bassi livelli di potenza. Possono avere un rapporto potenza-peso più alto dei motori a pistoni, basse emissioni e poche, o una sola, parte in movimento. I motori a pistoni possono essere più efficienti, essere complessivamente più economici e in genere usano semplici cuscinetti a perno lubrificati da olio motore.
Le microturbine possono essere usate per la cogenerazione e la generazione distribuita come turbo alternatori o turbogeneratori, o per alimentare veicoli elettrici ibridi. La maggior parte del calore di scarto è contenuta nello scarico a temperatura relativamente alta che lo rende più semplice da catturare, mentre il calore di scarto dei motori alternativi è diviso tra il suo scarico e il sistema di raffreddamento. Il calore di scarico può essere utilizzato per il riscaldamento dell’acqua, il riscaldamento degli spazi, i processi di essiccazione o i refrigeratori ad assorbimento, che creano freddo per l’aria condizionata dall’energia termica invece che dall’energia elettrica.
EfficienzaModifica
Le microturbine hanno circa il 15% di efficienza senza un recuperatore, dal 20 al 30% con uno e possono raggiungere l’85% di efficienza combinata termica-elettrica in cogenerazione.L’efficienza termica recuperata Niigata Power Systems 300-kW RGT3R raggiunge il 32,5% mentre la RGT3C non recuperata da 360 kW è al 16,3%.Capstone Turbine dichiara un’efficienza elettrica del 33% LHV per la sua C200S da 200 kW.
Nel 1988, la NEDO ha avviato il progetto Ceramic Gas Turbine nell’ambito del Japanese New Sunshine Project: nel 1999 la CGT302 bialbero recuperata da 311,6 kW della Kawasaki Heavy Industries ha raggiunto un’efficienza del 42,1% e una temperatura di ingresso della turbina di 1350 °C.Nell’ottobre 2010, Capstone si è aggiudicata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti la progettazione di una microturbina a due stadi intercooled derivata dai suoi attuali motori da 200 kW e 65 kW per una turbina da 370 kW che punta a un’efficienza elettrica del 42%.I ricercatori della Lappeenranta University of Technology hanno progettato una microturbina a due alberi intercooled e recuperata da 500 kW che punta a un’efficienza del 45%.
