Le turbine a gas sono macchine termodinamiche utilizzate per generare energia meccanica ed elettrica, sfruttando l’energia dei gas di combustione.
Tipi di Produzione di Energia con Turbina a Gas
Le turbine a gas sono macchine termodinamiche ampiamente impiegate nella produzione di energia. Sfruttano l’energia contenuta nei gas di combustione ad alta temperatura per generare lavoro meccanico. Questo lavoro può essere convertito in energia elettrica con l’uso di un generatore. Esistono diversi tipi di configurazioni e metodi per la produzione di energia con turbine a gas, ognuno con caratteristiche specifiche. Vediamo i principali tipi.
Turbina a Gas Semplice
La turbina a gas semplice, o ciclo a turbogas, è la configurazione più basica e consiste dei seguenti componenti principali:
Il funzionamento è piuttosto semplice: l’aria viene compressa dal compressore, mescolata con il combustibile e bruciata nella camera di combustione. I gas di scarico ad alta pressione e temperatura espandono attraverso la turbina, generando lavoro meccanico.
Ciclo Combinato
Il ciclo combinato utilizza sia una turbina a gas che una turbina a vapore per migliorare l’efficienza complessiva. Questo avviene in due fasi:
Questa configurazione migliora l’efficienza complessiva del sistema, riuscendo a raggiungere rendimenti superiori al 60%.
Ciclo a Cogenerazione
Il ciclo a cogenerazione, noto anche come CHP (Combined Heat and Power), è progettato per aumentare l’efficienza utilizzando il calore residuo per altri scopi oltre alla produzione di energia elettrica, come il riscaldamento degli edifici o processi industriali. La cogenerazione migliora l’efficienza energetica globale poiché sfrutta al massimo l’energia termica prodotta.
Ciclo Brayton-Joule
Il ciclo Brayton-Joule è un modello teorico ideale per il funzionamento delle turbine a gas. Il ciclo è composto da:
In realtà, le perdite e le inefficienze rendono il ciclo reale meno efficiente del modello teorico.
Refrigerazione dell’Aria di Ingresso
Una tecnica per migliorare l’efficienza delle turbine a gas è la refrigerazione dell’aria di ingresso. Riducendo la temperatura dell’aria in entrata del compressore, si riduce il lavoro richiesto per la compressione, migliorando l’efficienza complessiva del ciclo.
Conclusione
Le turbine a gas offrono diverse configurazioni per la produzione di energia, ognuna con i suoi vantaggi e svantaggi. Comprendendo i diversi tipi di turbine a gas e le loro applicazioni, è possibile selezionare la soluzione più adatta alle esigenze specifiche di produzione di energia.
