Una turbina a combustione è una macchina in cui l’aria entra, viene compressa e viene miscelata con gas o olio prima di essere accesa. L’aria viene in genere aspirata nella parte anteriore, mentre la compressione e la combustione generalmente avvengono anche in sezioni diverse. Il calore della combustione può quindi muovere una turbina che converte la forza del gas ad alta pressione in rapido movimento in energia. La turbina a combustione è spesso utilizzata dalle centrali elettriche per generare elettricità, così come nei motori degli aeroplani per produrre la spinta.
Chiamato anche turbina a gas, il sistema è generalmente un motore a combustione interna in cui i gas vengono continuamente accesi, mentre nei motori automobilistici questo processo è tipicamente intermittente. La maggior parte della potenza della turbina fa funzionare il compressore, mentre solo una parte genera elettricità. Un problema comune con una turbina a combustione, quindi, è l’efficienza energetica; la funzione dell’unità è solitamente definita dal ciclo Brayton, in cui l’aria viene compressa e la pressione aumenta. L’aria viene riscaldata a pressione costante fino a quando non può espandersi, durante la quale la pressione e la temperatura diminuiscono. Tipicamente si verifica una diminuzione del volume d’aria quando il calore fuoriesce dalla macchina nell’atmosfera.
A volte viene aggiunto un rigeneratore a una turbina a combustione per riscaldare l’aria rilasciata dallo scarico, mentre un intercooler può ridurre la temperatura del gas compresso. Può ridurre al minimo il lavoro necessario al compressore, aumentando l’efficienza della turbina. Nei sistemi in cui sono presenti due turbine, viene spesso utilizzato un riscaldatore sul flusso tra le due. Un altro modo per aumentare l’efficienza di una turbina a combustione può essere quello di catturare il calore dallo scarico, tramite un bruciatore a condotto, per l’uso in forni, sistemi di essiccazione del materiale e altri processi che sfruttano il calore in eccesso.
L’efficienza di una turbina a combustione può anche essere influenzata dal clima, oltre che dall’altitudine. In luoghi con ampie fluttuazioni di temperatura tra l’estate e l’inverno, l’efficienza e la capacità possono variare parecchio. I valori tipici possono aiutare i progettisti a decidere quali tipi di componenti aggiungere per far funzionare la turbina con la massima efficienza energetica.
La maggior parte dei tipi di turbine a combustione commerciale può funzionare ovunque da 500 kilowatt a 25 megawatt, a seconda del modello. Le emissioni di ossido nitrico e monossido di carbonio sono talvolta un problema, quindi l’iniezione d’acqua e componenti di riduzione catalitica selettiva (SCR) possono essere aggiunti per ridurre il rischio di esposizione a tali gas. Un motore a combustione è in genere affidabile e comunemente disponibile per le aziende elettriche e altre strutture che possono utilizzare tali macchinari.