Gasturbine
Gasturbines worden toegepast in een brede vermogensrange, van 20 kWe tot 300 MWe. Doorgaans worden de turbines gestookt met aardgas, maar ook andere gassen met een lagere calorische waarde worden gebruikt als vloeibare brandstoffen. Doorgaans vinden we de gasturbines eerder in de hogere vermogensrange, voor elektriciteitsproductie (simple cycle of STEG-eenheden) en in grootschalige warmtekrachtkoppelingen (EIPPC, 2006).
Een gasturbine bestaat uit een compressor, verbrandingskamer en een expansieturbine.
Omgevingslucht wordt aangezogen en door de compressor samengedrukt, zodat druk en temperatuur van de lucht aanzienlijk stijgen (druk van 1 naar 6 tot 30 bar; temperatuur van 15 naar circa 350°C). De gecomprimeerde, voorverwarmde lucht wordt naar de verbrandingskamer gevoerd, waarin fossiele brandstof wordt bijgevoegd (onder druk) zodat verbranding kan plaatsvinden. Verbrandingstemperaturen lopen op tot 2000°C. De hete verbrandingsgassen (T > 1000°C) worden vervolgens geëxpandeerd over de expansieturbine. Deze turbine levert mechanische energie: het asvermogen kan via een generator omgezet worden in elektriciteit.
De theoretische cyclus van dit proces noemt men de Joule- of Braytoncyclus.
Figuur : Schematische voorstelling van een gasturbine
Ook in deze cyclus zijn in verschillende fasen te onderscheiden:
1-2: isentrope (constante entropie) compressie in de compressor
2-3 isobare warmtetoevoer
3-4: isentrope expansie in de turbine
4-1: isobare warmteafvoer
Uitlaatgassen van de expansieturbine hebben nog een temperatuur van 350-550°C. deze temperaturen laten toe om warmte in de vorm van bijvoorbeeld hoge druk stoom te recupereren (warmtekrachttoepassingen). (COGEN Vlaanderen, 2006)
Gasturbines hebben meestal een vermogen van enkele MWe tot meer dan 300 MWe en zijn dus eerder complementair aan verbrandingsmotoren dan wel concurrentieel. Momenteel zijn ook microgasturbines beschikbaar met een vermogen van 20-250 kWe. Om het elektrisch rendement van dergelijke gasturbines op peil te houden, worden ze uitgerust met een recuperator of warmtewisselaar waardoor ze een elektrisch rendement bereiken in de grootteorde van de gasmotor in deze vermogensrange (BTG, 2005).