Dall’esame dello schema impiantistico e dall’analisi del ciclo termodinamico associato appare
evidente che l’impianto motore con turbina a gas in circuito aperto risulta estremamente
interessante per le applicazioni nelle quali la leggerezza ed il limitato ingombro rappresentano
esigenze prioritarie. Ciò è dovuto alla grande compattezza dello schema impiantistico che, rispetto ad un impianto motore a vapore, non richiede la presenza di un ingombrante componente destinato a sottrarre calore al fluido motore (condensatore) ed utilizza per la cessione di calore allo stesso fluido una camera di combustione sicuramente più semplice e compatta di un generatore di vapore.
Inoltre l’impianto turbogas risulta competitivo anche nei confronti dei MCI soprattutto per le sue
doti di leggerezza, caratteristica molto apprezzata nelle applicazioni aeronautiche. In relazione a tali caratteristiche l’impianto turbogas si presta anche alla realizzazione di unità per produzione di energia modulari e trasportabili, nonché ad una gestione e controllo del suo funzionamento
automatizzata e spesso dotata di comando a distanza.
Un’altra importante peculiarità degli impianti turbogas, che operano con pressioni di esercizio non elevate (in genere inferiori ai 30 bar), è rappresentata dalla possibilità di tale impianto di erogare il carico massimo molto velocemente, alcuni minuti dopo l’avviamento, grazie in primo luogo ai modesti spessori della cassa della turbina e delle pareti della camera di combustione che consentono di raggiungere rapidamente la temperatura di regime. Il turbogas utilizza aria come fluido motore e non necessita di un fluido di refrigerazione come gli impianti a vapore ed i MCI.
I diversi componenti di un impianto con turbina a gas (compressore, camera di combustione,
turbina) possono essere premontati e testati separatamente prima dell’assemblaggio del sistema completo, velocizzando così le tempistiche per la realizzazione di impianti di tale tipologia.
Anche se i moderni impianti turbogas hanno raggiunto livelli di affidabilità comparabili a quelli di
altre tipologie di impianto più tradizionali, il principale svantaggio rispetto a questi ultimi (in primo
luogo gli impianti a vapore ed i MCI) risulta il più basso valore del rendimento che può essere
raggiunto per la necessità di limitare la temperatura T3 dei gas all’ingresso della turbina (vedi
fig.6.9). Un’altra limitazione degli impianti TG è rappresentata dall’esigenza di bruciare
combustibili pregiati (e quindi più costosi) per evitare che i residui del processo di combustione si depositino sulle pale della turbina o ne aggrediscano i materiali.
In sintesi, le principali caratteristiche degli impianti motori con turbina a gas sono così riassumibili:
− elevati valori della potenza specifica (in relazione sia alla massa che al volume dell’impianto);
− buona affidabilità operativa (avviamenti, fermate, variazioni rapide del carico);
− bassi costi per unità di potenza installata;
− tempi brevi di costruzione e messa in opera;
− possibilità di realizzare impianti di taglia molto diversificata (da poche decine di kW ad oltre
200 MW);
− valori del rendimento globale inferiori a quelli dei corrispondenti impianti a vapore o MCI;
− necessità di combustibili costosi.
Il forte sviluppo degli impianti turbogas negli ultimi anni ha portato ad una sempre più accentuata
differenziazione delle caratteristiche delle macchine destinate alle applicazioni aeronautiche da
quelle degli impianti industriali (detti heavy-duty), destinate alle installazioni fisse.
evidente che l’impianto motore con turbina a gas in circuito aperto risulta estremamente
interessante per le applicazioni nelle quali la leggerezza ed il limitato ingombro rappresentano
esigenze prioritarie. Ciò è dovuto alla grande compattezza dello schema impiantistico che, rispetto ad un impianto motore a vapore, non richiede la presenza di un ingombrante componente destinato a sottrarre calore al fluido motore (condensatore) ed utilizza per la cessione di calore allo stesso fluido una camera di combustione sicuramente più semplice e compatta di un generatore di vapore.
Inoltre l’impianto turbogas risulta competitivo anche nei confronti dei MCI soprattutto per le sue
doti di leggerezza, caratteristica molto apprezzata nelle applicazioni aeronautiche. In relazione a tali caratteristiche l’impianto turbogas si presta anche alla realizzazione di unità per produzione di energia modulari e trasportabili, nonché ad una gestione e controllo del suo funzionamento
automatizzata e spesso dotata di comando a distanza.
Un’altra importante peculiarità degli impianti turbogas, che operano con pressioni di esercizio non elevate (in genere inferiori ai 30 bar), è rappresentata dalla possibilità di tale impianto di erogare il carico massimo molto velocemente, alcuni minuti dopo l’avviamento, grazie in primo luogo ai modesti spessori della cassa della turbina e delle pareti della camera di combustione che consentono di raggiungere rapidamente la temperatura di regime. Il turbogas utilizza aria come fluido motore e non necessita di un fluido di refrigerazione come gli impianti a vapore ed i MCI.
I diversi componenti di un impianto con turbina a gas (compressore, camera di combustione,
turbina) possono essere premontati e testati separatamente prima dell’assemblaggio del sistema completo, velocizzando così le tempistiche per la realizzazione di impianti di tale tipologia.
Anche se i moderni impianti turbogas hanno raggiunto livelli di affidabilità comparabili a quelli di
altre tipologie di impianto più tradizionali, il principale svantaggio rispetto a questi ultimi (in primo
luogo gli impianti a vapore ed i MCI) risulta il più basso valore del rendimento che può essere
raggiunto per la necessità di limitare la temperatura T3 dei gas all’ingresso della turbina (vedi
fig.6.9). Un’altra limitazione degli impianti TG è rappresentata dall’esigenza di bruciare
combustibili pregiati (e quindi più costosi) per evitare che i residui del processo di combustione si depositino sulle pale della turbina o ne aggrediscano i materiali.
In sintesi, le principali caratteristiche degli impianti motori con turbina a gas sono così riassumibili:
− elevati valori della potenza specifica (in relazione sia alla massa che al volume dell’impianto);
− buona affidabilità operativa (avviamenti, fermate, variazioni rapide del carico);
− bassi costi per unità di potenza installata;
− tempi brevi di costruzione e messa in opera;
− possibilità di realizzare impianti di taglia molto diversificata (da poche decine di kW ad oltre
200 MW);
− valori del rendimento globale inferiori a quelli dei corrispondenti impianti a vapore o MCI;
− necessità di combustibili costosi.
Il forte sviluppo degli impianti turbogas negli ultimi anni ha portato ad una sempre più accentuata
differenziazione delle caratteristiche delle macchine destinate alle applicazioni aeronautiche da
quelle degli impianti industriali (detti heavy-duty), destinate alle installazioni fisse.
