Las microturbinas de gas son máquinas de combustión basadas en el mismo principio que las turbinas convencionales pero simplificando los elementos mecánicos. Las turbinas para generación de energía disponen habitualmente de un compresor de aire de varias etapas, una cámara de combustión y varias etapas de turbina en las que se absorbe la energía de los gases de escape. El movimiento de las turbinas de generación (usadas habitualmente en centrales de cogeneración) está entre las 15.000 y las 20.000 rpm. Para poder realizar el acoplamiento a un generador, se usa un reductor mecánico que ajusta la velocidad a 1.500 rpm.
Las Microturbinas simplifican todos estos elementos, quedando únicamente una pieza móvil en toda la máquina. Esta pieza móvil contiene la única etapa de compresor, la única etapa de turbina y el eje del alternador. El conjunto gira sobre unos cojinetes de aire que permiten alcanzar las 96.000 rpm. Para poder adaptar la corriente generada a una corriente alterna de 50 Hz útil, se utiliza electrónica de potencia. Se genera corriente alterna a frecuencia variable, se convierte a corriente continua y, mediante un inversor, se vuelve a convertir en corriente alterna. De este modo, el movimiento de la máquina es independiente de la frecuencia de la red y podemos decir que la máquina está permanentemente sincronizada.
Esta sincronización permanente o este acoplamiento por inversor, facilita la conexión de las microturbinas tanto a las redes de baja tensión de los centros consumidores como a los cuadros de conexión a la red. No es necesario ningún elemento intermedio, la microturbina conecta directamente y sincroniza al conectarla a un cuadro de baja tensión.
Animación Microturbina C200S (English)
C200S Engine
Capstone Turbine Industrial CCHP Application(English)
Ciclo de Brayton (ideal en negro y real en azul)
Ciclo Regenerativo en una microturbina
Por lo que se refiere a los elementos contaminantes, las microturbinas Capstone aceptan entre 5.000 y 70.000 ppmv de H2S dependiendo del modelo. Estos valores no son asumibles si se realiza recuperación térmica debido a las condensaciones ácidas que se producen en los gases de escape pero nos da una idea de la capacidad enorme de trabajar con combustibles “no convencionales”.