Centrale elettrica a turbina a gas
In tutti i impianti di generazione di energia elettrica, eccetto gli impianti solari, si utilizza un alternatore per generare energia elettrica. Un alternatore è una macchina rotante che può produrre elettricità solo quando ruota. Pertanto, deve esserci un motore primario che aiuti a far ruotare l'alternatore. La disposizione principale di tutti gli impianti di potenza è quella di far ruotare il motore primario in modo che l'alternatore possa generare l'elettricità richiesta. Nell'impianto a turbina a gas utilizziamo aria ad alta pressione e temperatura invece di vapore ad alta pressione e temperatura per far ruotare la turbina.
Il principio di funzionamento fondamentale di un impianto a turbina a gas è lo stesso di un impianto a turbina a vapore di potenza. L'unica differenza è che nell'impianto a turbina a vapore utilizziamo vapore compresso per far ruotare la turbina, mentre nell'impianto a turbina a gas utilizziamo aria compressa per far ruotare la turbina.
Nell'impianto a turbina a gas l'aria viene compressa in un compressore. Quest'aria compressa passa poi attraverso una camera di combustione dove la temperatura dell'aria compressa aumenta. Quell'aria ad alta temperatura e pressione viene fatta passare attraverso una turbina a gas. Nella turbina l'aria compressa viene improvvisamente espansa, guadagnando quindi energia cinetica, e grazie a questa energia cinetica l'aria può compiere lavoro meccanico per far ruotare la turbina.
In un impianto a turbina a gas, l'albero della turbina, alternatore e compressore d'aria sono comuni. L'energia meccanica creata nella turbina viene parzialmente utilizzata per comprimere l'aria. Gli impianti a turbina a gas sono principalmente utilizzati come fornitori ausiliari di energia di riserva in un impianto idroelettrico. Generano energia ausiliaria durante l'avviamento di un impianto idroelettrico.
Vantaggi dell'Impianto a Turbina a Gas
Dal punto di vista costruttivo, un impianto a turbina a gas è molto più semplice di un impianto a turbina a vapore.
La dimensione di un impianto a turbina a gas è inferiore a quella di un impianto a turbina a vapore.
Un impianto a turbina a gas non ha componenti simili a un caldaia, e pertanto, gli accessori associati alla caldaia sono assenti qui.
Non gestisce vapore, quindi non richiede un condensatore, e non è necessaria una struttura simile a una torre di raffreddamento.
Poiché dal punto di vista progettuale e costruttivo gli impianti a turbina a gas sono molto più semplici e piccoli, il costo iniziale e di esercizio è notevolmente inferiore rispetto a un impianto a turbina a vapore equivalente.
Le perdite costanti sono molto minori in un impianto a turbina a gas rispetto a un impianto a turbina a vapore, poiché in quest'ultimo la caldaia deve essere in funzione continuamente anche quando il sistema non fornisce carico alla rete.
Un impianto a turbina a gas può essere avviato più rapidamente rispetto a un impianto a turbina a vapore equivalente.
Svantaggi dell'Impianto a Turbina a Gas
L'energia meccanica creata nella turbina viene anche utilizzata per far funzionare il compressore d'aria. Poiché una parte significativa dell'energia meccanica creata nella turbina viene utilizzata per far funzionare il compressore d'aria, l'efficienza complessiva dell'impianto a turbina a gas non è così alta quanto quella di un impianto a turbina a vapore equivalente.
Inoltre, i gas di scarico nell'impianto a turbina a gas trasportano una quantità significativa di calore dalla fornace. Questo riduce ulteriormente l'efficienza del sistema.
Per avviare un impianto di potenza è necessaria aria pre-compressa. Pertanto, prima dell'avvio effettivo della turbina, l'aria deve essere pre-compressa, il che richiede un alimentazione ausiliaria per l'avvio dell'impianto a turbina a gas. Una volta avviato l'impianto, non è più necessario fornire energia esterna, ma al punto di avvio l'energia esterna è essenziale.
La temperatura della fornace in un impianto a turbina a gas è piuttosto elevata. Questo rende la durata del sistema inferiore a quella di un impianto a turbina a vapore equivalente.
A causa della sua minore efficienza, un impianto a turbina a gas non può essere utilizzato per la produzione commerciale di elettricità, ma è normalmente utilizzato per fornire energia ausiliaria ad altri impianti convenzionali, come gli impianti idroelettrici.
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