Microturbina

Las microturbinas son turbinas de gas de 25 kilovatios a un megavatio desarrolladas a partir de turbocompresores de motores, unidades de energía auxiliar de aviones o pequeños motores a reacción, del tamaño de un refrigerador.[1] Las primeras microturbinas de 30–70 kW crecieron hasta 200–250 kW.

Sección de una microturbina con recuperador.

Diseño

Las microturbinas se componen de compresor, cámara de combustión, turbina y generador eléctrico en uno o dos ejes. Pueden tener un recuperador que capture el calor residual para mejorar la eficiencia del compresor, un intercooler y recalentamiento. Giran a más de 40.000 r.p.m. y una microturbina común de un solo eje gira normalmente de 90.000 a 120.000 RPM. A menudo cuentan con un compresor radial de una sola etapa y una turbina radial de una sola etapa. Los recuperadores son difíciles de diseñar y fabricar porque operan a altas diferencias de presión y temperatura.

Los avances en la electrónica permiten el funcionamiento sin supervisión y la tecnología de conmutación de energía electrónica elimina la necesidad de sincronizar el generador con la red eléctrica, lo que permite que se integre con el eje de la turbina y funcione como motor de arranque. Las turbinas de gas aceptan la mayoría de los combustibles comerciales, como gasolina, gas natural, propano, combustible diésel y queroseno, así como combustibles renovables como E85, biodiésel y biogás. El arranque con queroseno o diesel puede requerir un producto más volátil como el gas propano. Las microturbinas pueden utilizar microcombustión.

Para maximizar su rendimiento a carga parcial, se pueden incorporar múltiples turbinas según sea necesario en un sistema integrado. Los motores de combustión interna suelen ser más eficientes y más baratos, pudiendo reaccionar rápidamente a los cambios en los requisitos de potencia, mientras que las microturbinas pierden más rendimiento a bajos niveles de potencia. Las microturbinas pueden tener una mayor relación potencia/peso que los motores, bajas emisiones y pocas, o solo una, parte móvil.

Las microturbinas se pueden utilizar para generación y cogeneración distribuida como turboalternadores o turbogeneradores, o para alimentar vehículos híbridos eléctricos. La mayor parte del calor residual está contenido en los gases de combustión a temperaturas relativamente altas, lo que facilita su captura, mientras que el calor residual de los motores alternativos se divide entre los gases de combustión y el sistema de refrigeración. El calor contenido en los gases de combustión se puede utilizar para calentar agua, calentar espacios, en procesos de secado o en máquinas de refrigeración por absorción, que producen frío a partir de energía térmica en lugar de energía eléctrica.

Rendimiento

Las microturbinas tienen un rendimiento de en torno al 15% sin recuperador, del 20 al 30% con recuperador y pueden alcanzar hasta un 85% de rendimiento termoeléctrico combinadas con cogeneración.[1] El rendimiento térmico de la microturbina recuperada RGT3R de Niigata Power Systems de 300 kW alcanza el 32,5%, mientras que el rendimiento de la microturbina no recuperada RGT3C de 360 kW es del 16,3%. Capstone Turbine indica un rendimiento eléctrico del 33% para su microturbina C200S de 200 kW.[2]

Véase también

Referencias
  1. Barney L. Capehart (22 de diciembre de 2016). «Microturbines». Whole Building Design Guide (National Institute of Building Sciences).
  2. «C200S». Capstone Turbine Corporation. Archivado desde el original el 4 de julio de 2017. Consultado el 23 de mayo de 2021.

Enlaces externos
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