Le centrali elettriche generano elettricità in diversi modi. Due elementi comuni utilizzati per la produzione di energia sono il vapore e il gas naturale, ciascuno dei quali richiede apparecchiature e condizioni operative diverse per massimizzare le prestazioni. Di seguito è riportata una breve guida alla differenza tra una turbina a gas e una turbina a vapore, elencando i principali fattori di differenziazione.
Turbina a gas
Le turbine a gas sono diventate dispositivi importanti, diffusi e affidabili per la produzione di energia, i trasporti e altre applicazioni. Una turbina a gas è un motore a combustione interna che può bruciare una varietà di combustibili, il che contribuisce alla sua versatilità.
Le turbine a gas sono i motori al centro delle centrali elettriche che generano elettricità. Le turbine a gas vengono utilizzate principalmente nelle centrali elettriche a turbina a gas. Secondo il funzionamento di una turbina a gas, l'aria viene estratta dall'atmosfera e poi compressa in un compressore. L'aria compressa entra quindi nella camera di combustione, dove viene riscaldata. L'aria compressa calda scorre quindi sulle pale della turbina a gas, imprimendo un movimento rotatorio alla turbina a gas. La maggior parte dell'energia sviluppata dalla turbina a gas viene utilizzata per ricavare il compressore, mentre il resto viene utilizzato per svolgere lavoro utile.
Turbina a vapore
Come suggerisce il nome, una turbina a vapore è alimentata dall'energia del vapore gassoso caldo e funziona come un incrocio tra una turbina eolica e una turbina idraulica. Le turbine a vapore sono progettate per trasferire energia da un fluido a un rotore che può essere utilizzato come azionamento del generatore per generare elettricità o come azionamento meccanico per apparecchiature rotanti come compressori e pompe.
In una turbina a vapore, il vapore ad alta velocità colpisce le pale della turbina a gas. Quando il vapore colpisce le pale, fa girare il rotore della turbina. Il generatore è collegato alla turbina a gas, che inizia anch'essa a girare e a generare elettricità.
Turbina a gas contro turbina a vapore
La differenza principale tra una turbina a gas e una turbina a vapore è che una turbina a vapore trae la sua potenza dall'espansione del vapore. Qui confrontiamo alcune proprietà tra queste due proprietà.
Componenti
In una turbina a gas, il compressore, il combustore e la turbina di potenza sono componenti importanti.
Nelle turbine a vapore, le caldaie a vapore e gli accessori sono componenti importanti.
Avviare
L'avviamento di una turbina a gas è facile e veloce.
L'avviamento di una turbina a vapore non è semplice e richiede molto tempo.
Efficienza
Le turbine a gas sono meno efficienti.
Le turbine a vapore sono molto efficienti.
Temperatura interna
In una turbina a gas la temperatura interna raggiunge i 1500 gradi Celsius, che è molto più alta di quella di una turbina a vapore.
In una turbina a vapore, la temperatura interna raggiunge solo 500-650 gradi Celsius, meno della metà della temperatura di reazione di una turbina a gas.
Spazio di installazione
In una turbina a gas è necessario meno spazio di installazione.
Nelle turbine a vapore è necessario più spazio per l'installazione.
Produzione di massa
Meno massa della turbina a gas per kilowatt prodotto.
Turbine a vapore di qualità superiore per kilowatt prodotto.
costo
Le turbine a gas sono meno costose da installare e da far funzionare.
Le turbine a vapore richiedono costi di installazione e di esercizio più elevati.
Controllo
In una turbina a gas, il controllo è semplice al variare delle condizioni di carico.
In una turbina a vapore, il controllo è difficile al variare delle condizioni di carico.
dipendenza dall’approvvigionamento idrico
Le turbine a gas non dipendono dall'approvvigionamento idrico.
Le turbine a vapore dipendono dalla fornitura d'acqua.
Strumento
Il motore a turbina a gas esegue l'intero ciclo Brayton.
Una turbina a vapore è solo un componente che esegue una fase del ciclo Rankine.
Fluido di lavoro
Le turbine a gas utilizzano aria o altri gas come fluido di lavoro.
Le turbine a vapore utilizzano vapore ad alta pressione come fluido di lavoro.
Alcune cose da tenere a mente sulla differenza tra una turbina a gas e una turbina a vapore:
La centralità dell'acqua comporta il rischio di congelamento. Uno dei vantaggi di una turbina a vapore è che, poiché l'acqua non è il cuore del processo, il funzionamento non verrà interrotto dal congelamento all'interno.
Le turbine a vapore vengono riscaldate utilizzando combustibili come gas naturale ed energia rinnovabile, che possono creare energia pulita se l'energia rinnovabile è inizialmente l'acqua circolante che riscalda la turbina a vapore. Rispetto alle turbine a vapore, le turbine a gas richiedono combustibili fossili e il processo di combustione produce intrinsecamente sostanze inquinanti come gli ossidi di azoto.
A differenza delle turbine a gas, le turbine a vapore non hanno un compressore d'aria o un sistema di combustione, ma hanno invece una caldaia, rotori che convertono l'energia termica in energia meccanica e aree del guscio esterno che garantiscono che il vapore sia sotto pressione a contatto con le pale.
Rispetto alle centrali elettriche con turbine a vapore, i costi di manutenzione delle apparecchiature delle turbine a gas sono inferiori.
Una turbina a gas è una combinazione di compressore, combustore e turbina che esegue un funzionamento ciclico per fornire lavoro sotto forma di coppia o spinta, mentre una turbina a vapore è fondamentalmente un espansore che fornisce coppia come output di lavoro.
