Una turbina de gas de ciclo cerrado es una turbina que utiliza un gas (por ejemplo, aire, nitrógeno , helio , argón , [1] [2] etc.) para el fluido de trabajo como parte de un sistema termodinámico cerrado . El calor se suministra desde una fuente externa. [3] Estas turbinas de recirculación siguen el ciclo de Brayton . [4] [5]
Fondo
La patente inicial para una turbina de gas de ciclo cerrado (CCGT) se emitió en 1935 y se utilizaron comercialmente por primera vez en 1939. [3] Se construyeron siete unidades CCGT en Suiza y Alemania en 1978. [2] Históricamente, las CCGT encontraron más uso como motores de combustión externa "con combustibles como carbón bituminoso , lignito y gas de alto horno ", pero fueron reemplazados por turbinas de gas de ciclo abierto que utilizan combustibles de combustión limpia (por ejemplo, " gas o petróleo ligero "), especialmente en sistemas de ciclo combinado de alta eficiencia . [3] Los sistemas CCGT basados en aire han demostrado una disponibilidad y fiabilidad muy altas . [6] El sistema basado en helio más notable hasta ahora fue Oberhausen 2 , una planta de cogeneración de 50 megavatios que operó desde 1975 hasta 1987 en Alemania. [7] En comparación con Europa, donde se desarrolló originalmente la tecnología, CCGT no es muy conocido en los EE. UU. [8]
La energía nuclear
En 1945 se sugirieron reactores refrigerados por gas que alimentan turbinas de gas de ciclo cerrado a base de helio. [8] El reactor nuclear experimental ML-1 de principios de la década de 1960 utilizaba un CCGT a base de nitrógeno que funcionaba a 0,9 MPa . [9] El reactor modular de lecho de guijarros cancelado estaba destinado a acoplarse con un CCGT de helio. [10] La futura energía nuclear ( reactores de generación IV ) puede emplear CCGT para la generación de energía, [3] por ejemplo, Flibe Energy tiene la intención de producir un reactor de torio de fluoruro líquido acoplado con un CCGT. [11]
Desarrollo
Las turbinas de gas de ciclo cerrado son prometedoras para su uso con la generación futura de energía solar de alta temperatura [3] y energía de fusión [2] .
También se han propuesto como tecnología para su uso en la exploración espacial a largo plazo . [12]
Se están desarrollando turbinas de gas de ciclo cerrado de dióxido de carbono supercrítico ; "La principal ventaja del ciclo de CO 2 supercrítico es una eficiencia comparable con el ciclo de helio Brayton a una temperatura significativamente más baja" (550 ° C frente a 850 ° C), pero con la desventaja de una presión más alta (20 MPa frente a 8 MPa). [13] Sandia National Laboratories tiene el objetivo de desarrollar un CCGT de demostración de CO 2 supercrítico de 10 MWe para 2019. [14]
Ver también
- Propulsión nuclear de aeronaves
- motor Stirling
Referencias
- ^ Nitrógeno o aire versus helio para turbinas de gas de ciclo cerrado nuclear | Perspectivas atómicas
- ^ a b c UNA EVALUACIÓN DEL CICLO BRAYTON PARA PLANTAS ELÉCTRICAS DE ALTO RENDIMIENTO
- ↑ a b c d e Frutschi, Hans Ulrich (2005). Turbinas de gas de ciclo cerrado . Prensa ASME . ISBN 0-7918-0226-4. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2011 . Consultado el 7 de diciembre de 2011 . Nota: el contenido inicial (incluido el prefacio y la introducción; enlace PDF ) es de acceso abierto .
- ^ Termodinámica y propulsión: ciclo de Brayton
- ^ UNA REVISIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE TURBINA DE GAS DE HELIO PARA REACTORES ENFRIADOS POR GAS DE ALTA TEMPERATURA Archivado el 26 de abril de 2012 en la Wayback Machine.
- ^ Keller, C. (1978). "Cuarenta años de experiencia en turbinas de gas de ciclo cerrado". Annals of Nuclear Energy . 5 (8–10): 405–422. doi : 10.1016 / 0306-4549 (78) 90021-X .
- ^ "Energía nuclear: pequeños reactores modulares" . Ingeniería energética . 7 de junio de 2012 . Consultado el 7 de junio de 2012 .[ enlace muerto permanente ]
- ^ a b McDonald, CF (2012). "Experiencia operativa de turbomáquinas de helio de plantas de energía de turbinas de gas e instalaciones de prueba". Ingeniería Térmica Aplicada . 44 : 108-181. doi : 10.1016 / j.applthermaleng.2012.02.041 .
- ^ "ML-1 Mobile Power System: Reactor en una caja | Atomic Insights" . Archivado desde el original el 22 de julio de 2012 . Consultado el 6 de junio de 2012 .
- ^ Reunión del Comité Técnico del OIEA sobre "Sistemas de conversión de energía de turbinas de gas para HTGR modulares" [ enlace muerto permanente ] , celebrada del 14 al 16 de noviembre de 2000 en Palo Alto, California. Organismo Internacional de Energía Atómica , Viena (Austria). Grupo de trabajo técnico sobre reactores refrigerados por gas. IAEA-TECDOC - 1238, págs: 102-113 [ enlace muerto permanente ]
- ^ Introducción a Flibe Energy: Video de YouTube (~ 20 min) y PDF Archivado el 5 de abril de 2012 en la Wayback Machine de diapositivas utilizadas
- ^ Introducción a las turbinas de gas para no ingenieros (consulte la página 5)
- ↑ V. Dostal, MJ Driscoll, P. Hejzlar, "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de diciembre de 2010 . Consultado el 7 de diciembre de 2011 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace ) Serie MIT-ANP, MIT-ANP-TR-100 (2004)
- ^ Sandia National Laboratories: ciclo supercrítico CO2-Brayton
- http://www.appliedthermalfluids.com/home/brands-manufacturers/exxonmobil-aviation-jet-oils/mobil-jet-oils/ [ enlace muerto permanente ]
enlaces externos
- Patente de EE. UU. 5309492 "Control para un sistema de turbina de gas de ciclo cerrado"
- Turbinas de gas industriales de ciclo cerrado para combustible nuclear y convencional (1967)
- Brayton Lab en YouTube (en Sandia National Laboratories , 2014)
- "Aviation Jet Oils" [ enlace muerto permanente ]