ITFI20130130A1 - "gas turbines in mechanical drive applications and operating methods" - Google Patents

Description

“TURBINE A GAS IN APPLICAZIONI DI TRAZIONE MECCANICA E METODI DI FUNZIONAMENTOâ€

DESCRIZIONE

Campo dell’Invenzione

L’oggetto qui descritto riguarda miglioramenti a sistemi a turbina a gas usati in applicazioni di trazione meccanica. In particolare, ma non esclusivamente la descrizione riguarda sistemi di turbine a gas per azionare compressori, ad esempio compressori per fluidi refrigeranti in impianti di liquefazione di gas naturale, compressori per comprimere gas in gasdotti ecc..

La descrizione concerne inoltre miglioramenti ai metodi per il funzionamento di un sistema comprendente una turbina a gas ed un carico, ad esempio un compressore per LNG (Liquefazione di Gas Naturale) o per applicazioni nell’industria del petrolio e del gas, una pompa o altro equipaggiamento ruotante.

La descrizione concerne inoltre un sistema per immagazzinare energia di pressione in un gasdotto.

Descrizione dell’Arte Anteriore

Il gas naturale liquefatto (LNG) deriva da un processo di liquefazione, nel quale il gas naturale viene raffreddato usando uno o più cicli di refrigerazione in una disposizione a cascata, fino a che esso diviene liquido. Il gas naturale à ̈ spesso liquefatto per scopi di stoccaggio e trasporto, ad esempio se il trasporto in gasdotto non à ̈ possibile o à ̈ economicamente inopportuno.

Il raffreddamento del gas naturale à ̈ eseguito usando cicli di refrigerazione aperti o chiusi. Un refrigerante viene elaborato in un compressore o in più compressori, condensato ed espanso. Il refrigerante espanso e raffreddato à ̈ usato per rimuovere calore dal gas naturale che fluisce in uno scambiatore di calore.

Al contrario, quando possibile o economicamente fattibile, per trasportare gas viene generalmente utilizzato un gasdotto. Per mantenere il gas sotto pressione nel gasdotto, uno o più compressori sono disposti lungo il gasdotto.

Compressori di refrigerante in LNG, compressori per applicazioni in condotti o altro equipaggio ruotante per applicazioni nell’industria del petrolio e del gas vengono spesso azionati tramite turbine a gas. La disponibilità di potenza della turbina a gas (cioà ̈ la potenza disponibile sull’albero di potenza della turbina) dipende dalle condizioni ambientali, ad esempio dalla temperatura dell’aria, e da altri fattori, quali l’età. La disponibilità di potenza della turbina aumenta con il calare delle temperature e, viceversa, decresce con l’aumentare delle temperature. Questo provoca fluttuazioni della disponibilità di potenza sia nelle 24 ore, sia anche durante l’anno, a causa di fluttuazioni giornaliere e stagionali della temperatura.

E’ stato suggerito di prevedere un motore elettrico in combinazione con una turbina a gas (ad esempio una turbina heavy duty o una turbina a gas di derivazione aeronautica) per azionare un carico, comprensivo ad esempio di uno o più compressori. Il motore elettrico à ̈ fatto funzionare per fornire potenza meccanica supplementare al carico, per mantenere costante la potenza sull’albero del carico, quando la disponibilità di potenza della turbina decresce e/o per aumentare la potenza meccanica totale usata per azionare il carico. Questa funzione del motore elettrico viene denominata helper duty. Un altro motore elettrico o, alternativamente, un motore pneumatico, à ̈ usualmente usato anche come motore di lancio, per accelerare la turbina a gas da 0 fino ad una velocità di regime.

Quando viene generata una potenza meccanica in eccesso dalla turbina, ad esempio se la temperatura ambiente cala al di sotto della temperatura di progetto e conseguentemente si ha un aumento nella disponibilità di potenza della turbina, la potenza meccanica in eccesso generata dalla turbina a gas viene convertita in potenza elettrica, usando il motore elettrico di helper come generatore.

La Fig.1 illustra schematicamente un sistema comprendente una turbina a gas disposta per applicazioni di trazione meccanica, cioà ̈ per azionare un compressore o un treno di compressori. Il sistema 101 comprende una turbina a gas heavy duty 103. La turbina a gas a sua volta à ̈ comprensiva di un generatore di gas 105 e di una turbina di potenza 107. Il generatore di gas 105 à ̈ comprensivo di un compressore 109 e di una turbina di alta pressione 111. Il generatore di gas 105 comprende un rotore del generatore di gas comprendente il rotore 109R del compressore 109 ed il rotore 111R della turbina di alta pressione 111. Il rotore 109R del compressore 109 e il rotore 111R della turbina di alta pressione 111 sono montati su un albero comune e formano insieme il rotore del generatore di gas.

Il compressore 109 comprime aria ambiente, che à ̈ alimentata ad una camera di combustione o combustore 113, dove l’aria compressa viene miscelata con un combustibile liquido o gassoso e la miscela combustibile/aria viene incendiata per generare gas di combustione. Il gas di combustione ad alta temperatura ed alta pressione viene parzialmente espanso nella turbina di alta pressione 111. Potenza meccanica generata dall’espansione del gas nella turbina di alta pressione 111 viene usata per azionare il compressore 109.

Gas caldo e parzialmente espanso che esce dalla turbina di alta pressione 111 fluisce attraverso la turbina di potenza o turbina di bassa pressione 107. Il gas di combustione si espande nella turbina di potenza 107 per generare potenza meccanica, disponibile su un albero di accoppiamento del carico 117. La potenza disponibile sull’albero 117 di accoppiamento del carico viene usata per azionare in rotazione un carico complessivamente indicato con 121. Il carico 121 può comprendere un compressore o un treno di compressori, ad esempio disposti in un gasdotto 118 per trasportare gas alle utenze 120.

Il rotore della turbina di potenza 107 à ̈ meccanicamente separato dal, cioà ̈ non torsionalmente accoppiato al rotore del generatore di gas formato dal rotore del compressore 109R e dal rotore della turbina di alta pressione 111R.

Il rotore del generatore di gas à ̈ collegato ad un motore di lancio 124. Ad esempio, tale motore di lancio può essere un motore elettrico collegato, attraverso un albero 106, al rotore del generatore di gas.

Il numero di riferimento 123 indica una macchina elettrica reversibile , che funziona come helper/generatore e che à ̈ disposto all’estremità della stringa comprendente la turbina a gas 103 e il compressore 121, opposta al motore di lancio 125. La macchina elettrica 123, quando operante come helper, converte potenza elettrica in potenza meccanica per azionare il carico 117 in combinazione con la turbina a gas 103, ad esempio quando la potenza disponibile dalla turbina a gas 103 cala, ad esempio a causa di un aumento della temperatura ambiente. Quando la macchina elettrica 123 à ̈ agente come generatore, la macchina elettrica reversibile può convertire potenza meccanica disponibile, prodotta dalla turbina, in potenza elettrica. La potenza elettrica può essere inviata ad una rete di distribuzione di potenza elettrica.

Il sistema 101 à ̈ complesso, ha una modesta flessibilità di funzionamento e incorre in alcuni svantaggi. Ad esempio, in un gasdotto, quando la turbina a gas à ̈ in manutenzione o si guasta, le utenze 120 non possono estrarre gas senza provocare una significativa perdita di pressione nel gasdotto 118.

Sommario dell’invenzione

L’oggetto qui descritto fornisce un sistema ibrido, in cui una turbina a gas à ̈ combinata ad una macchina elettrica reversibile che può essere commutata in un modo motore o in un modo generatore. Secondo l’invenzione, il sistema prevede mezzi reversibili per scollegare la trasmissione di potenza dal carico alla turbina a gas e viceversa. Quando commutata nel modo motore, la macchina elettrica reversibile può fornire una funzione di helper o fornire potenza completamente elettrica al carico, anche consentendo un servizio di immagazzinamento di energia, meglio descritto più sotto, in funzione delle condizioni operative del sistema a turbina a gas e delle necessità. Quando commutata nel modo generatore, la macchina elettrica reversibile può convertire potenza meccanica disponibile, prodotta bruciando un combustibile miscelato in un flusso di aria compressa, in potenza elettrica. La potenza elettrica può essere alimentata ad una rete di distribuzione di potenza elettrica. In alcune forme di realizzazione o in alcune condizioni, ad esempio in caso di perdita o mancanza di una rete di distribuzione di potenza elettrica, il generatore può fornire potenza elettrica per gli impianti e i dispositivi ausiliari del sistema comprendente la turbina a gas e il carico da essa azionato.

In maniera più specifica, il sistema di azionamento per azionare un carico, secondo un primo aspetto dell’invenzione, comprende una turbina a gas configurata e disposta per azionare il carico, un primo accoppiamento del carico che collega la turbina a gas al carico, un motore/generatore elettrico elettricamente connesso ad una rete elettrica capace di ricevere e/o fornire potenza elettrica, un secondo accoppiamento del carico, che collega il carico a detto motore/generatore elettrico, in cui detto motore/generatore elettrico à ̈ atto a funzionare come un generatore per convertire un eccesso di potenza meccanica dalla turbina a gas in potenza elettrica e all’inviare la potenza elettrica alla rete di potenza elettrica, e come motore per integrare la potenza di azionamento al carico. Il sistema di azionamento comprende anche un dispositivo di disconnessione per disconnettere reversibilmente il carico dalla turbina a gas, in modo che il carico possa essere azionato solo da detto motore, consentendo un azionamento del carico completamente elettrico.

Come accoppiamento del carico à ̈ preferibile un accoppiamento meccanico capace di trasmettere potenza meccanica (preferibilmente in maniera preponderante per torsione) da un organo al carico e viceversa. Un accoppiamento meccanico può essere realizzato da un albero. Secondo la descrizione, un albero può essere fatto in un pezzo singolo, o in de o più pezzi assialmente fissati insieme e torsionalmente dipendenti uno dall’altro.

Torsionalmente dipendenti significa che le parti fissate insieme non possono ruotare a differenti velocità di rotazione e sono costruiti e disposti come membri unici meccanicamente.

Torsionalmente indipendenti significa che le parti possono ruotare a differenti velocità di rotazione e sono costruiti e disposti come organi meccanicamente separati.

Preferibilmente, la disconnessione o la connessione fatta da detto dispositivo di disconnessione à ̈ operata manualmente da un operatore, oppure automaticamente, tramite una motorizzazione o senza motorizzazione. Vantaggiosamente, il dispositivo di disconnessione può essere o comprendere una frizione (ad esempio una frizione auto-sincronizzante) tra il carico e la turbina a gas, ad esempio associata rispettivamente ad un’estremità di un asse torsionalmente accoppiato al carico a ad un’estremità di un opposto asse torsionalmente accoppiato alla turbina a gas. Alternativamente, il dispositivo di disconnessione può essere o può comprendere un accoppiamento rimovibile oppure un convertitore idraulico di torsione.

Secondo alcune forme realizzative, il secondo accoppiamento può essere disposto dalla parte opposta del primo accoppiamento rispetto al acarico, in modo tale che il carico à ̈ disposto tra detta turbina a gas e detto motore/generatore elettrico.

Preferibilmente, Ã ̈ previsto un accoppiamento diretto tra detto almeno un compressore e detto motore/generatore elettrico; preferibilmente detto almeno un compressore e detto motore/generatore elettrico hanno un albero comune.

In altre forme realizzative, Ã ̈ previsto un accoppiamento comprendente una ulteriore frizione tra detto almeno un compressore e detto almeno un motore/generatore elettrico.

Opportunamente, in molte forme realizzative preferite, il carico comprende almeno un compressore. Preferibilmente, detto compressore à ̈ disposto in un gasdotto, per comprimere gas nel gasdotto.

In molte forme realizzative preferite, la turbina a gas comprende un generatore di gas che include un rotore di generatore di gas e una turbina di potenza che include un rotore di turbina di potenza, in cui il rotore della turbina di potenza à ̈ meccanicamente separato da, o non à ̈ torsionalmente accoppiato al, detto rotore del generatore di gas. Torsionalmente indipendente significa che il rotore della turbina di potenza e il rotore del generatore di gas possono ruotare a differenti velocità di rotazione e sono costruiti e disposti come organi meccanicamente separati, essendo la potenza dal generatore di gas alla turbina di potenza trasferita termodinamicamente, attraverso la combustione del flusso di gas.

In alcune forme realizzative preferite, il generatore di gas prevede un compressore, una camera di combustione, e una turbina di alta pressione.; detto generatore di gas include un primo rotore di detto compressore e un secondo rotore di detta turbina di alta pressione, detto primo rotore di detto compressore e detto secondo rotore di detta turbina di alta pressione sono montati su un albero comune.

In alcune forme realizzative preferite, la turbina di potenza può comprendere ugelli mobili di guida che possono essere utilizzate per modificare le condizioni del flusso del gas di combustione che entra in detta turbina di potenza dal detto generatore di gas. La turbina a gas può essere di tipo heavy duty.

In altre forme realizzative preferite, il compressore del generatore di gas prevede alette mobili di guida di ingresso controllate per modificare la velocità del flusso dell’aria in ingresso in dipendenza delle condizioni di funzionamento della turbina a gas e del carico in trazione. La turbina a gas può essere di derivazione aeronautica.

Alcune forme realizzative preferite possono comprendere un convertitore di frequenza collegato tra il motore/generatore elettrico e la rete di distribuzione di potenza elettrica, detto convertitore di frequenza essendo configurato e controllato per condizionare la frequenza elettrica dalla rete di potenza elettrica al motore/generatore elettrico e dal motore/generatore elettrico alla rete di distribuzione di potenza elettrica. Preferibilmente, il motore/generatore elettrico del tipo ad azionamento a frequenza variabile (VFD).

Preferibilmente, la rete di distribuzione di potenza elettrica può comprendere unità per generare potenza elettrica di tipo rinnovabile, come turbine eoliche, pannelli solari, ecc.

Secondo un secondo aspetto, l’oggetto della divulgazione à ̈ un metodo per far funzionare un sistema di turbina a gas che comprende una turbina a gas e un carico azionato da detta turbina a gas. Detto metodo comprendendo:

prevedere una turbina a gas,

accoppiare meccanicamente un carico a detta turbina a gas,

accoppiare meccanicamente un motore/generatore elettrico a detto carico, con detto motore/generatore elettrico disposto in posizione opposta a detta turbina a gas rispetto a detto carico,

generare potenza meccanica per mezzo di detta turbina a gas,

dare potenza al carico con potenza meccanica generata dalla turbina a gas;

quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas eccede la potenza meccanica richiesta per azionare il carico:

far funzionare il motore/generatore elettrico in modo generatore;

trasferire l’eccesso di potenza meccanica dalla turbina a gas al motore/generatore elettrico;

e convertire detto eccesso di potenza meccanica in potenza elettrica nel motore/generatore elettrico;

quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas à ̈ non nulla e minore della potenza richiesta per azionare il carico:

far funzionare il motore/generatore elettrico in modo motore;

dare potenza elettrica al motore/generatore elettrico;

convertire la potenza elettrica in potenza meccanica supplementare nel motore/generatore elettrico,

trasferire la potenza meccanica supplementare dal motore/generatore elettrico al carico;

azionare il carico con potenza combinata generata dalla turbina a gas e dalla potenza meccanica generata dal motore/generatore elettrico;

quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas à ̈ nulla o la turbina a gas à ̈ spenta:

disconnettere la turbina a gas dal carico,

far funzionare detto motore/generatore in modo motore,

convertire la potenza elettrica in potenza meccanica nel motore/generatore elettrico,

trasferire la potenza meccanica dal motore/generatore al carico,

azionare il carico con la potenza meccanica generata dal motore/generatore elettrico.

In molte forme realizzative preferite del metodo, il carico comprende almeno un compressore. Preferibilmente, detto almeno un compressore comprime gas in un gasdotto o simile.

Secondo un terzo aspetto, l’oggetto della divulgazione riguarda un sistema per immagazzinare energia di pressione in un condotto per gas, comprendente:

almeno un compressore disposto in un condotto atto a comprimere il detto gas nel condotto,

una turbina a gas configurata e disposta per azionare detto almeno un compressore,

un motore/generatore elettrico connesso ad una rete di distribuzione elettrica,

un primo accoppiamento del carico che collega la turbina a gas a detto almeno un compressore,

un secondo accoppiamento del carico, che collega detto almeno un compressore a detto motore/generatore elettrico, detto motore/generatore elettrico essendo adatto a funzionare come generatore per convertire l’eccesso di potenza meccanica da detta turbina a gas in potenza elettrica e inviare la potenza elettrica alla rete di distribuzione di potenza elettrica, e come motore per integrare potenza di azionamento a detto almeno un compressore,

un dispositivo di disconnessione per disconnettere reversibilmente detto almeno un compressore da detta turbina a gas, in modo che detto almeno un compressore può essere azionato solo da detto motore;

in cui detto sistema prevede una fase di disconnessione di detto almeno un compressore da detta turbina a gas, e una seguente fase di compressione del gas in detto condotto facendo funzionare detto almeno un compressore solo per mezzo di detto motore elettrico. Il gas à ̈ opportunamente compresso ad un valore di pressione nel condotto sopra il valore di servizio del gas nel condotto.

Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Con riferimento a ciò, prima di illustrare diverse forme di realizzazione dell’invenzione in dettaglio, si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e attuata e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.

Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa la descrizione può essere prontamente utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Una comprensione più completa delle forme di realizzazione illustrate dell’invenzione e dei molti vantaggi conseguiti verrà ottenuta quando la suddetta invenzione verrà meglio compresa con riferimento alla descrizione dettagliata che segue in combinazione con i disegni allegati, in cui:

Fig.1 illustra uno schema di una disposizione di turbina a gas secondo l’arte anteriore; la

Fig .2 illustra uno schema di una disposizione di turbina a gas secondo la presente descrizione; la

Fig. 3 illustra una variante della turbina a gas di figura 2, secondo la presente descrizione.

Descrizione Dettagliata di Forme di Realizzazione dell’Invenzione

La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. Ancora, la descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni accluse.

Il riferimento in tutta la descrizione a “una forma di realizzazione†o “la forma di realizzazione†o “alcune forme di realizzazione†significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione à ̈ compresa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione†o “nella forma di realizzazione†o “in alcune forme di realizzazione†in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione.

La Fig.2 illustra una prima forma di realizzazione dell’oggetto qui descritto. Un sistema di azionamento meccanico 1 comprende una turbina a gas 3. La turbina a gas 3 comprende un generatore di gas 5 e una turbina di potenza o turbina di bassa pressione 7. Il generatore di gas 5 può essere comprensivo di un compressore 9 del generatore di gas e di una turbina di alta pressione 11. Il rotore del compressore à ̈ schematicamente mostrato in 9R e il rotore della turbina di alta pressione à ̈ mostrato in 11R. I rotori 9R e 11R sono montati su un albero comune 6 e insieme formano un rotore 5R del generatore di gas.

Il compressore 9 del generatore di gas comprime aria dall’ambiente, che à ̈ alimentata ad un combustore 13. Nel combustore 13 un combustibile viene aggiunto al flusso di aria e viene formata una miscela combustibile/aria che viene incendiata. Il gas di combustione generato nel combustore viene alimentato alla turbina di alta pressione 11 e parzialmente espanso in essa, generando potenza meccanica. La potenza meccanica generata dalla turbina di alta pressione 11 à ̈ usata per azionare il compressore 9 del generatore di gas.

Il gas di combustione parzialmente espanso fluisce, passando per la linea 8, attraverso la turbina di potenza 7, dove esso si espande ulteriormente per generare potenza meccanica addizionale. Nella forma di realizzazione illustrata in Fig.2, la turbina di potenza 7 à ̈ comprensiva di ugelli mobili di guida schematicamente indicati in 15. Gli ugelli mobili di guida 15 possono essere usati per modificare le condizioni di flusso del gas di combustione che entra nella turbina di potenza 7. In alcune forme di realizzazione gli ugelli mobili di guida 15 possono essere usati per modificare la sezione del flusso di gas di combustione, incrementando o decrementando in tal modo la pressione all’uscita della turbina di alta pressione 11. Aumentando la pressione del gas all’uscita della turbina di alta pressione 11 si riduce il salto di entalpia attraverso la turbina di alta pressione 11. Un salto di entalpia più alto viene così reso disponibile attraverso la turbina di potenza 7, che può produrre più potenza meccanica, che sarà disponibile sull’albero di uscita della turbina. Regolando gli ugelli mobili di guida 15 la velocità di rotazione del rotore 5R del generatore di gas può essere regolata e la quantità di potenza disponibile sull’albero di uscita dalla turbina di potenza 7 può essere modulata.

La turbina di potenza 7 à ̈ comprensiva di un rotore 7R della turbina di potenza montato su un albero 17 della turbina di potenza, il quale à ̈ torsionalmente indipendente dall’albero 6 del generatore di gas 5, cioà ̈ l’albero 17 della turbina di potenza ruota indipendentemente dall’albero 6 dell’albero 5R del generatore di gas. L’albero 6 del generatore di gas à ̈ collegato con un motore di lancio 24, ossia un motore elettrico o un motore idraulico.

La turbina a gas 3 Ã ̈, ad esempio, una turbina a gas di tipo heavy duty.

L’albero 17 della turbina di potenza à ̈ collegato, attraverso un primo albero di accoppiamento del carico 19 (che à ̈ un accoppiamento di tipo meccanico), ad un carico generalmente indicato in 21, che à ̈ azionato in rotazione dalla potenza disponibile sull’albero 17 della turbina di potenza e che à ̈ generata dall’espansione del gas nella turbina di potenza 7. In alcune forme di realizzazione il carico 21 può comprendere uno o più compressori, ad esempio un compressore 21, come mostrato in via esemplificativa nella forma di realizzazione della Fig.2.

A modo di esempio, il compressore 21 Ã ̈ disposto in un gasdotto 18 per trasportare gas alle utenze 20.

Il sistema 1 comprende un dispositivo di disconnessione 14 per disconnettere reversibilmente il carico 21 dalla turbina a gas 3. Ad esempio, il dispositivo di disconnessione 14 à ̈ disposto tra l’albero della turbina di potenza 17 e il primo albero di accoppiamento 19. Il dispositivo di disconnessione 14 ha, in pratica, almeno due modi di funzionamento, un modo di funzionamento di connessione, in cui la potenza (coppia) dalla turbina a gas 3 à ̈ trasmessa al carico, ed un modo di disconnessione, in cui la potenza (coppia) dalla turbina a gas al carico non può essere trasmessa (ad esempio, la mancanza di trasmissione può essere dovuta ad una separazione fisica tra una parte connessa alla turbina a gas e la parte connessa al carico).

Il dispositivo di disconnessione può essere azionato manualmente da un operatore o in modo automatico da una motorizzazione o da un attuatore o con una frizione auto-sincronizzante.

In questa forma realizzativa, il dispositivo di disconnessione 14 à ̈ una frizione che collega meccanicamente l’albero 17 della turbina di potenza e il primo albero di accoppiamento 19 del carico.

Ad esempio, le parti di accoppiamento della frizione possono essere connesse o disconnesse per mezzo di un attuatore azionato automaticamente da un operatore o da un controllore elettronico programmato per disconnettere/connettere la turbina dal/al carico sotto certe condizioni, come meglio spiegato più avanti. In altre forme realizzative, l’attuatore può essere azionato manualmente dall’operatore.

In altre forme realizzative, il dispositivo di disconnessione 14 può comprendere un convertitore idraulico di coppia.

In altre forme realizzative, la frizione può essere di tipo magnetico.

In altre ulteriori forme realizzative, il dispositivo di disconnessione 14 può comprendere un accoppiamento rimovibile, ad esempio un accoppiamento rimovibile con bulloni fissanti opposte parti di accoppiamento connesse con il carico e con la turbina a gas.

Uno o più giunti possono essere disposti tra la turbina di potenza 7 e il carico 21, per esempio uno o più giunti flessibili, per la regolazione di disallineamenti angolari e/o per compensare espansioni termiche dell’accoppiamento. In altre forme realizzative, non mostrate, un sistema di manipolazione della velocità, quale un cambio di velocità, può essere disposto tra la turbina di potenza 7 e il carico 21, ad esempio quando la turbina di potenza 7 e il carico 21 ruotano con velocità di rotazione differenti.

Una macchina elettrica 23, ossia una macchina elettrica che può funzionare selettivamente come un generatore elettrico o come un motore elettrico, à ̈ connesso al carico 117 (in questa forma realizzativa, un compressore) mediante un secondo albero di accoppiamento 22. La macchina elettrica reversibile verrà indicata di seguito come un motore/generatore elettrico 23.

Preferibilmente, un albero di accoppiamento diretto 22 à ̈ disposto tra il carico 21 e il motore/generatore elettrico 23. In altre forme realizzative, all’albero di accoppiamento 22 possono essere associati uno o più giunti flessibili, per regolare i disallineamenti angolari e/o per compensare l’espansione termica dell’accoppiamento. In altre forme realizzative, un’ulteriore frizione può essere prevista nell’albero di accoppiamento 22, in modo che il carico possa essere separato dal motore/generatore elettrico 23.

Il motore/generatore elettrico 23 à ̈ atto a funzionare come generatore per convertire l’eccesso di potenza meccanica da detta turbina a gas 3 in energia elettrica e per distribuire l’energia elettrica ad una rete di distribuzione di potenza elettrica G, e come motore per dare potenza al carico 21.

Preferibilmente il motore/generatore elettrico 23 à ̈ combinato ad una unità di condizionamento della potenza elettrica, ad esempio un convertitore di frequenza 25. Per gli scopi che diverranno chiari più avanti, il convertitore di frequenza 25 consente al motore/generatore elettrico 23 di ruotare ad una velocità che à ̈ indipendente dalla frequenza elettrica sulla rete G, così che il motore/generatore elettrico 23 può essere usato per fornire potenza meccanica supplementare al sistema 1, ad esempio quando la potenza disponibile dalla turbina a gas 3 cala, consentendo alla turbina a gas di ruotare ad una velocità che à ̈ indipendente dalla frequenza di rete. Lo stesso convertitore di frequenza consente anche al motore/generatore di funzionare nel modo generatore e fornire potenza elettrica alla rete, ruotando il motore/generatore elettrico 23 ad una velocità differente dalla frequenza di rete e indipendente da essa.

Il funzionamento del sistema descritto fin qui à ̈ il seguente.

Per avviare il sistema, viene alimentato il motore di lancio 24, in modo che il rotore 5R del generatore di gas ruoti.

Quando si à ̈ raggiunta una portata di aria sufficiente all’uscita del compressore 9 del generatore di gas, il combustore 13 può essere attivato e il generatore di gas 5 inizia a funzionare. Un flusso di gas di combustione pressurizzato e caldo viene formato nel combustore 13 e alimentato attraverso la turbina di alta pressione 11, che assume gradualmente il compito di ruotare il compressore 9 del generatore di gas, e attraverso la turbina di potenza 7.

L’azionamento del generatore di gas 5 viene infine integralmente assunto dalla turbina di alta pressione 11 e la turbina di potenza 7 accelera gradualmente azionando il carico 21 in rotazione.

Quando la turbina a gas 1 ha raggiunto una condizione stazionaria, il motore di lancio 24 può essere portato in condizione non operativa

Con riguardo al funzionamento del motore/generatore elettrico 23, il modo di funzionamento come helper (modo motore) può essere richiesto ad esempio quando la potenza generata dalla turbina di potenza 3 e resa disponibile sull’albero 17 della turbina di potenza à ̈ insufficiente ad azionare il carico 21 alla velocità richiesta. Il motore/generatore elettrico 23 può essere fatto funzionare nel modo motore anche in altre situazioni, ad esempio allo scopo di risparmiare combustibile e usare in luogo di esso energia elettrica. Questo può essere utile ad esempio di notte, quando il costo dell’energia elettrica disponibile dalla rete di distribuzione elettrica G à ̈ inferiore rispetto al costo del combustibile.

Viceversa, il motore/generatore elettrico 23 può essere commutato nel modo generatore, ad esempio in caso di perdita della rete, cioà ̈ quando la potenza elettrica dalla rete di distribuzione di potenza elettrica G non à ̈ disponibile. In questo caso il motore/generatore elettrico 23 fornirà energia elettrica per azionare il sistema e qualunque altro dispositivo o unità ausiliaria ad esso associato.

In alcune forme di realizzazione, il motore/generatore elettrico 23 può essere fatto funzionare nel modo generatore anche se la potenza disponibile dalla turbina a gas supera la potenza richiesta per azionare il carico e ad esempio il costo dell’energia elettrica à ̈ maggiore del costo del combustibile, ad esempio durante le ore di punta, così che produrre energia elettrica tramite combustibile fossile (liquido o gassoso) e vendere energia elettrica prodotta diviene economicamente vantaggioso. In alcune condizioni il motore/generatore elettrico 23 può essere commutato nel modo generatore anche per correggere il fattore di potenza.

Un controllore elettronico (non mostrato) della turbina a gas può essere previsto per controllare il sistema 1 nei vari differenti modi di funzionamento.

Diversi fattori possono modificare le condizioni operative del sistema 1, rendendo un eccesso di potenza dalla turbina a gas 3 disponibile o richiedendo potenza supplementare per azionare il carico 21. Ad esempio, se il carico 21 comprende uno o più compressori, il flusso di gas attraverso i compressori può fluttuare, provocando così una fluttuazione nella potenza richiesta per azionare il carico.

Condizioni ambientali, in particolare la temperatura ambiente possono modificare le condizioni operative della turbina a gas 3. Un aumento della temperatura ambiente riduce la potenza disponibile sull’albero 17 della turbina di potenza 7. Un calo della temperatura ambiente, viceversa, provoca un incremento della disponibile sull’uscita della turbina a gas 3.

Quando il motore/generatore elettrico funziona nel modo generatore, il convertitore di frequenza 25 consente al motore/generatore elettrico 23 di ruotare ad una frequenza che à ̈ non sincrona rispetto alla frequenza della rete di distribuzione della potenza elettrica G. La potenza elettrica generata dal generatore 23 verrà quindi condizionata dal convertitore di frequenza 25, così che la potenza elettrica alimentata alla rete di distribuzione di potenza elettrica G sarà identica alla frequenza di rete. Quando il motore/generatore elettrico 23 funziona nel modo motore, il convertitore di frequenza 25 consente al motore di ruotare alla velocità richiesta, corrispondente alla velocità di rotazione del rotore R del generatore di gas, detta velocità essendo indipendente dalla frequenza elettrica delle rete di distribuzione di potenza elettrica G. La velocità di rotazione del generatore di gas diviene così indipendente dalla frequenza di rete.

Come sopra descritto, in alcune situazioni il modo helper può essere attivato quando la richiesta velocità di rotazione non può essere raggiunta usando soltanto la potenza disponibile dalla turbina a gas, cioà ̈ quando l’alimentazione di combustibile raggiunge il valore massimo senza raggiungere la richiesta velocità di rotazione della turbina di potenza. Tuttavia in alcune circostanze il sistema 1 può essere controllato così che parte della potenza richiesta per azionare il carico 21 sia alimentata dal motore/generatore elettrico funzionante nel modo helper, limitando la portata di flusso di combustibile allo scopo di risparmiare combustibile anche se la turbina a gas sarebbe capace di fornire potenza sufficiente per azionare il carico da sé sola. Questo può essere fatto, ad esempio, quando il costo per unità di energia elettrica à ̈ inferiore rispetto al costo dell’equivalente quantità di combustibile, ad esempio nelle ore notturne. Può essere economicamente vantaggioso azionare il carico 21 in modo ibrido, combinando la potenza elettrica dal motore/generatore elettrico 23 che funziona in modo motore, con potenza meccanica generata dalla turbina a gas, la turbina essendo fatta funzionare al di sotto della sua massima potenza di targa, con una riduzione della quantità di combustibile alimentato ad essa. La modalità di funzionamento del sistema sarebbe la stessa come descritta sopra, ma il motore/generatore elettrico verrebbe posto in funzione nella modalità helper (modalità motore) prima che la temperatura del gas di combustione al camino raggiunga il massimo valore.

Quando il motore/generatore elettrico 23 à ̈ nel modo generatore, à ̈ chiaro che il dispositivo di disconnessione 14 deve essere nel modo di funzionamento di connessione, poiché à ̈ necessaria potenza meccanica dalla turbina a gas 3 attraverso il primo accoppiamento meccanico al carico (alberi 17-19) che collega la turbina a gas 3 al carico 21 e attraverso il secondo accoppiamento meccanico al carico (albero 22), che connette il carico al motore/generatore 23. Il dispositivo di disconnessione 14 in modo di funzionamento di connessione, trasmette la coppia dall’albero 17 all’albero 18 del carico 21.

Quando il motore/generatore elettrico 23 à ̈ nel modo motore, il dispositivo di disconnessione 14 può essere nel modo di funzionamento di connessione o nel modo di funzionamento di disconnessione.

Il motore/generatore elettrico 23 funziona come helper per la turbina a gas 3 quando à ̈ nel modo di funzionamento motore. In alcune condizioni, il modo helper può essere innescato quando la velocità di rotazione richiesta del carico non può essere raggiunta utilizzando solo la potenza disponibile dalla turbina a gas, cioà ̈ quando la distribuzione di carburante raggiunge il valore massimo senza raggiungere la velocità di rotazione richiesta della turbina di potenza. Tuttavia, in alcune circostanze, il sistema 1 può essere controllato in modo che parte della potenza richiesta per azionare il carico 21 à ̈ inviata dal motore/generatore elettrico funzionante nel modo helper, limitando la portata del flusso di carburante, al fine di risparmiare carburante anche se la turbina a gas fosse capace di provvedere sufficiente potenza per azionare il carico da sola. Questo può essere fatto, ad esempio, quando il costo unitario dell’energia elettrica à ̈ più basso rispetto al costo dell’equivalente quantità di carburante, ad esempio durante il periodo notturno. Può essere economicamente vantaggioso azionare il carico 21 in modo ibrido, combinando energia elettrica dal motore/generatore elettrico 23 funzionante in modo helper, con la potenza meccanica generata dalla turbina a gas, con la turbina che à ̈ fatta funzionare a meno del suo massimo di potenza, con un ridotto quantitativo di carburante inviatole.

Il modo helper à ̈ sostanzialmente un modo ibrido per far funzionare il carico (potenza in parte dalla turbina a gas 3, in parte dal motore elettrico 23). E’ chiaro che, in accordo a questo tipo di funzionamento dal carico, il dispositivo di disconnessione 14 deve essere in modo di funzionamento di connessione, poiché, come detto prima, vi à ̈ necessità di potenza meccanica dalla turbina a gas 3 attraverso il primo accoppiamento meccanico con il carico (albero 17-19) che connettono la turbina a gas 3 al carico 21 e attraverso il secondo accoppiamento meccanico al carico (albero 22), che connette il carico al motore/generatore elettrico 23. Il dispositivo di disconnessione 14, in modo di funzionamento di connessione, trasmette la coppia dall’albero 17 all’albero 18 del carico 21.

In alcune condizioni, il dispositivo d disconnessione 14 à ̈ nel modo di funzionamento di disconnessione. Pertanto, non à ̈ data alcuna trasmissione di potenza (trasmissione di coppia) dalla turbina a gas 3 al carico 21 (ad esempio, nel caso di dispositivo di disconnessione in forma di frizione, le due parti opposte della frizione 21 sono separate). In tale caso, quando il motore/generatore elettrico 23 à ̈ funzionante come motore, il carico 21 à ̈ azionato solo dal motore 21, alimentato dalla rete di distribuzione di energia elettrica G.

Questa configurazione à ̈ particolarmente utile per diverse ragioni.

Prima di tutto, quando la turbina a gas à ̈ guasta o à ̈ in arresto, o à ̈ sotto manutenzione, dopo la disconnessione del carico dalla turbina a gas per messo del dispositivo di disconnessione14, il carico può essere azionato dal motore elettrico 23, fornendo energia e operatività al sistema.

La disconnessione del carico dalla turbina a gas, consente al carico di essere azionato in modalità completamente elettrica durante periodi specifici del giorno o della settimana quando il costo dell’elettricità à ̈ basso (ad esempio durante la notte o il week end).

La modalità di funzionamento completamene elettrica à ̈ utile anche in periodo quando vi à ̈ una sovrapproduzione di elettricità dovuta principalmente a fonti rinnovabili, ad esempio fonti solari o eoliche, se il motore/generatore elettrico à ̈ connesso ad un sistema di energia elettrica rinnovabile (pannelli solari, turbine eoliche ecc.).

Altri vantaggio connessi alla presenza del dispositivo di disconnessione sono correlati con la possibilità di immagazzinamento di energia (in forma di energia di pressione) in gasdotti. Con riferimento alla figura 2, considerando il gasdotto 18 diretto alle utenze 20, il carico 21 à ̈ un compressore (od un treno di compressori) per comprimere gas nel gasdotto. Durante l’utilizzo normale, la turbina a gas 3 (eventualmente con la cooperazione del motore/generatore elettrico 23 come helper) guida il compressore 21 fino a che nel gasdotto non à ̈ raggiunto un certo valore di pressione (valore di servizio). Quando una certa quantità di gas à ̈ richiesto da un’utenza 20, la pressione nel gasdotto decresce. Quando il valore della pressione scende sotto un predeterminato valore di pressione, la turbina a gas à ̈ accesa, con azionamento del compressore.

In questa situazione, quando il valore di pressione à ̈ al valore di servizio, la turbina a gas à ̈ spenta. Se il dispositivo di disconnessione 14 à ̈ nel modo di funzionamento di disconnessione, azionando il compressore 21 mediante il motore elettrico 23 si provoca un aumento del livello della pressione nel gasdotto sopra il livello di servizio. Pertanto, quando un certo quantitativo di gas à ̈ richiesto da un’utenza 20, il momento di azionamento della turbina a gas à ̈ spostato in avanti nel tempo, con risparmio di carburante.

L’aumento della pressione nel gasdotto può essere considerato come un immagazzinamento di energia di pressione. Questo immagazzinamento di energia à ̈ particolarmente conveniente quando il costo dell’energia elettrica à ̈ basso, come durante la notte, nei week end o se l’energia elettrica proviene da fonti rinnovabili di energia elettrica.

La Fig.3 illustra una variante della turbina 3 mostrata in figura 2. Componenti, parti o elementi equivalenti o uguali a quelli della Fig.2 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento. In questo caso, il compressore 9 del generatore di gas à ̈ provvisto di vani di ingresso di guida mobili schematicamente indicati in 16. I vani di guida di ingresso mobili 16 possono essere controllati per modificare la portata del flusso di aria in ingresso in funzione delle condizioni operative della turbina a gas e del carico azionato da essa. Contrariamente all’esempio di realizzazione precedentemente descritto della Fig.2, la turbina di potenza 7 non à ̈ provvista di ugelli mobili di ingresso.

La turbina a gas 3 della Fig.3 può essere una turbina a gas di derivazione aeronautica, ad esempio una PGT25 o una PGT25+, disponibile da Ge Oil & Gas, Firenze, Italia. Secondo l’argomento dell’invenzione, il funzionamento del sistema 1 à ̈ sostanzialmente lo stesso sia nel caso della turbina di figura 2, sia nel caso della turbina di figura 3.

Pertanto, l’invenzione prevede anche un metodo di funzionamento di un sistema di turbina a gas che comprende una turbina a gas 3 e un carico, preferibilmente almen un compressore 21 disposto in un gasdotto diretto ad utenze 20, in cui il compressore à ̈ azionato dalla turbina a gas 3. Il metodo prevede una fase di fornire di turbina a gas 3, una fase di accoppiamento meccanico tra almeno un compressore 21 e la turbina a gas 3, una fase di accoppiamento meccanico tra un motore/generatore elettrico 23 e il compressore 21, con detto motore/generatore elettrico 23 disposto oposto alla suddetta turbina a gas 3 rispetto al compressore, una fase di generazione di potenza meccanica per mezzo della turbina a gas 3, e una fase di alimentare il compressore con la potenza meccanica generata dalla turbina a gas 3. Quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas 3 eccede la potenza meccanica richiesta per azionare il compressore 21, il metodo prevede la fase di far funzionare il motore/generatore elettrico 23 nel modo generatore, la fase di di trasferire la potenza meccanica in eccesso dalla turbina a gas 3 al motore/generatore elettrico 23 e la fase di convertire detto eccesso di potenza meccanica in energia elettrica nel motore/generatore elettrico 23. Quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas 3 à ̈ non nulla e minore della potenza richiesta per azionare il carico (ciò significa che la turbina non à ̈ in arresto), il metodo prevede una fase di: azionare detto motore/generatore elettrico 23 in modo motore, la fase di alimentare elettricamente il motore/generatore elettrico 23, la fase di convertire l’energia elettrica in potenza meccanica supplementare nel motore/generatore elettrico 23, la fase di trasferire la potenza supplementare dal motore/generatore elettrico 23 al compressore e la fase di azionare il compressore con la potenza combinata generata dalla turbina a gas 3 e dalla potenza meccanica supplementare generata dal motore/generatore elettrico 23. Quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas 3 à ̈ nulla o la turbina a gas à ̈ spenta, il metodo prevede la fase di disconnettere la turbina a gas dal compressore (così la turbina a gas e il compressore non sono torsionalmente accoppiati e non viene trasferita potenza meccanica), la fase di far funzionare il detto motore/generatore elettrico 23 in modo motore, la fase di convertire l’energia elettrica n potenza meccanica nel motore/generatore elettrico, la fase di trasferire potenza meccanica dal motore/generatore elettrico 23 al compressore, la fase di azionare il compressore con la potenza meccanica generata dal motore/generatore elettrico.

Secondo quanto detto sopra, l’invenzione prevede anche un sistema per immagazzinare energia di pressione in un condotto per gas, comprendente: almeno un compressore 21 disposto nel condotto 18 e atto a comprimere detto gas nel condotto 18, una turbina a gas 3 configurata e disposta per azionare detto almeno un compressore 21, un motore/generatore elettrico 23 elettricamente connesso ad una rete di distribuzione di energia elettrica G, un primo accoppiamento del carico che connette la turbina a gas 3 all’almeno un compressore, un secondo accoppiamento del carico 22 che connette il compressore 21 al motore/generatore elettrico 23, in cui il motore/generatore elettrico à ̈ atto a funzionare come generatore per convertire eccesso di potenza meccanica da detta turbina a gas in potenza elettrica e a inviare la potenza elettrica ad una rete di distribuzione di energia elettrica, e come motore per integrare potenza di guida a detto almeno un compressore. Di conseguenza, il sistema comprende un dispositivo di disconnessione per disconnettere reversibilmente il compressore 21 dalla turbina a gas 3, in modo che detto almeno un compressore può essere azionato solo da detto motore. Il sistema prevede una fase di disconnessione del compressore dalla turbina a gas, e una fase seguente di compressione di gas nel condotto 18 azionando il compressore 21 solo per mezzo del motore elettrico 23. Il gas à ̈ compresso ad un valore di pressione nel condotto sopra il valore di servizio del gas nel condotto.

Mentre le forme di realizzazione descritte dell’oggetto qui illustrato sono state mostrate nei disegni e descritte integralmente in quanto sopra con particolari e dettagli in relazione a diverse forme di realizzazione esemplificative, gli esperti nell’arte comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni. Inoltre, l’ordine o sequenza di qualunque fase di metodo o processo può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative.

Claims (18)

1. “TURBINE A GAS IN APPLICAZIONI DI TRAZIONE MECCANICA E METODI DI FUNZIONAMENTO†Rivendicazioni 1. Un sistema di azionamento per azionare un carico, comprendente: una turbina a gas configurata e disposta per azionare il carico, un motore/generatore elettrico elettricamente connesso ad una rete di distribuzione di energia elettrica, un primo accoppiamento del carico che collega la turbina a gas al carico, un secondo accoppiamento del carico, che collega il carico a detto motore/generatore elettrico, in cui detto motore/generatore elettrico à ̈ atto a funzionare come un generatore per convertire un eccesso di potenza meccanica dalla turbina a gas in potenza elettrica e all’inviare la potenza elettrica alla rete di distribuzione di energia elettrica, e come motore per integrare la potenza di azionamento al carico, e in cui detto sistema di azionamento comprende anche un dispositivo di disconnessione per disconnettere reversibilmente il carico da detta turbina a gas, in modo che il carico possa essere azionato solo da detto motore.
2. 2. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 1, in cui la disconnessione o la connessione fatta da detto dispositivo di disconnessione à ̈ operata manualmente da un operatore, oppure automaticamente, tramite una motorizzazione.
3. 3. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo di disconnessione comprende una frizione tra il carico e la turbina a gas.
4. 4. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto dispositivo di disconnessione comprende un accoppiamento rimovibile o un convertitore idraulico di coppia.
5. 5. Il sistema di azionamento secondo una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 4, in cui detto secondo accoppiamento à ̈ disposto dalla parte opposta di detto primo accoppiamento rispetto al carico, in modo tale che il carico à ̈ disposto tra detta turbina a gas e detto motore/generatore elettrico.
6. 6. Il sistema di azionamento secondo una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 5, in cui detto carico comprende almeno un compressore.
7. 7. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 6, in cui à ̈ previsto un accoppiamento diretto tra detto almeno un compressore e detto motore/generatore elettrico; preferibilmente detto almeno un compressore e detto motore/generatore elettrico avendo un albero comune.
8. 8. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 6, in cui tra detto almeno un compressore e detto almeno un motore/generatore elettrico à ̈ previsto un accoppiamento comprendente una frizione.
9. 9. Il sistema di azionamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 8, in cui detta turbina a gas comprende un generatore di gas che include un rotore di generatore di gas, e una turbina di potenza che include un rotore di turbina di potenza, detto rotore della turbina di potenza essendo meccanicamente separato da, o non torsionalmente accoppiato a, detto rotore del generatore di gas.
10. 10. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 9, in cui detto generatore di gas comprende un compressore, una camera di combustione, e una turbina di alta pressione; detto generatore di gas includendo un primo rotore di detto compressore e un secondo rotore di detta turbina di alta pressione, detto primo rotore di detto compressore e detto secondo rotore di detta turbina di alta pressione essendo montati su un albero comune.
11. 11. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui la turbina di potenza comprende ugelli mobili di guida che possono essere utilizzati per modificare le condizioni del flusso del gas di combustione che entra in detta turbina di potenza dal detto generatore di gas.
12. 12. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 11, in cui detto compressore del generatore di gas à ̈ provvisto di alette mobili di guida di ingresso controllate per modificare la velocità del flusso dell’aria in ingresso in dipendenza delle condizioni di funzionamento della turbina a gas e del carico azionato.
13. 13. Il sistema di azionamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 12, che comprende inoltre un convertitore di frequenza collegato tra il motore/generatore elettrico e la rete di distribuzione di potenza elettrica, detto convertitore di frequenza essendo configurato e controllato per condizionare la frequenza elettrica dalla rete di potenza elettrica al motore/generatore elettrico e dal motore/generatore elettrico alla rete di distribuzione di potenza elettrica.
14. 14. Il sistema di azionamento secondo la rivendicazione 13, in cui detto motore/generatore elettrico à ̈ del tipo ad azionamento a frequenza variabile (VFD).
15. 15. Un metodo di funzionamento di un sistema di turbina a gas che comprende una turbina a gas e un carico azionato da detta turbina a gas, dettometod comprendendo: prevedere una turbina a gas, accoppiare meccanicamente un carico a detta turbina a gas, accoppiare meccanicamente un motore/generatore elettrico a detto carico, con detto motore/generatore elettrico disposto in posizione opposta a detta turbina a gas rispetto a detto carico, generare potenza meccanica per mezzo di detta turbina a gas, dare potenza al carico con potenza meccanica generata dalla turbina a gas; quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas eccede la potenza meccanica richiesta per azionare il carico: far funzionare il motore/generatore elettrico in modo generatore, trasferire l’eccesso di potenza meccanica dalla turbina a gas al motore/generatore elettrico; e convertire detto eccesso di potenza meccanica in potenza elettrica nel motore/generatore elettrico; quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas à ̈ non nulla e minore della potenza richiesta per guidare il carico: far funzionare il motore/generatore elettrico in modo motore; dare potenza elettrica al motore/generatore elettrico; convertire la potenza elettrica in potenza meccanica supplementare nel motore/generatore elettrico, trasferire la potenza meccanica supplementare dal motore/generatore elettrico al carico; azionare il carico con potenza combinata generata dalla turbina a gas e dalla potenza meccanica generata dal motore/generatore elettrico; quando la potenza meccanica generata dalla turbina a gas à ̈ nulla o la turbina a gas à ̈ spenta: disconnettere la turbina a gas dal carico, far funzionare detto motore/generatore in modo motore, convertire la potenza elettrica in potenza meccanica nel motore/generatore elettrico, trasferire la potenza meccanica dal motore/generatore al carico, azionare il carico con la potenza meccanica generata dal motore/generatore elettrico.
16. 16. Il metodo della rivendicazione 15, in cui il carico comprende almeno un compressore.
17. 17. Il metodo della rivendicazione 15, in cui detto almeno un compressore comprime gas in un condotto.
18. 18. Un sistema per immagazzinare energia di pressione in un condotto per gas, comprendente: almeno un compressore disposto nel condotto e previsto per comprimere detto gas nel condotto, una turbina a gas configurata e disposta per azionare detto almeno un compressore, un motore/generatore elettrico elettricamente connesso ad una rete di distribuzione di energia elettrica, un primo accoppiamento del carico che connette la turbina a gas a detto almeno un compressore, un secondo accoppiamento del carico che connette detto almeno un compressore a detto motore/generatore elettrico, detto motore/generatore elettrico essendo atto a funzionare come generatore per convertire eccesso di potenza meccanica da detta turbina a gas in potenza elettrica e a inviare la potenza elettrica ad una rete di distribuzione di energia elettrica, e come motore per integrare potenza di guida a detto almeno un compressore, un dispositivo di disconnessione per disconnettere reversibilmente detto almeno un compressore da detta turbina a gas, in modo che detto almeno un compressore può essere azionato solo da detto motore; in cui detto sistema prevede una fase di disconnessione di detto almeno un compressore da detta turbina a gas, e una fase seguente di compressione di gas in detto condotto azionando detto almeno un compressore solo per mezzo di detto motore elettrico.