MXPA99005572A - Sistema de generacion de energia de microturbina - Google Patents

Abstract

Un sistema de generación de energía de microturbina (10) incluye un generador eléctrico (16), una turbina (14) y un compresor (12) intermedio entre el generador (16) y la turbina (14). La turbina (14), el compresor (12) y el generador eléctrico (16) est n fijados juntos por medio de una flecha de acoplamiento (75). La flecha de acoplamiento (75) se encuentra preesforzada de tal manera que las caras de la turbina (14), generador eléctrico (16) y compresor (12) estén en contacto durante la operación del sistema a alta velocidad y alta temperatura.

Description

SISTEMA DE GENERACIÓN DE ENERGÍA DE MICROTURBINA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a sistemas de generación de energía de microturbina. Más específicamente, la presente invención se refiere a unidades de generación de energía modulares, distribuidas. El United States Electric Power Research Institute (EPRI) que es la instalación de búsqueda uniforme para empresas eléctricas domésticas predice que hasta un 40% de toda la generación nueva podria ser proporcionada por generadores distribuidos para el año 2006. En muchas partes del mundo, la falta de infraestructura eléctrica (lineas de transmisión y distribución) hace más cómoda la comercialización de tecnologías de generación distribuida puesto que las plantas centrales no solamente son más costosas por kilowatt sino que debe también tener una infraestructura costosa para suministra el producto al consumidor. Pequeñas unidades de generación de microturbina distribuidas, modulares, con combustibles múltiples podrían ayudar a aliviar los apagones actualmente comunes en muchas partes del mundo . Un concepto de parte móvil sencillo, único permitirla un mantenimiento por parte de técnicos poco capacitados y el costo global bajo permitirla la compra generalizada en estas partes del mundo en donde el capital es escaso. Además, puesto que los Estados Unidos de América enfatizan la desregulación eléctrica y el mundo presenta una tendencia en esta dirección, los consumidores de electricidad no tendrían solamente derecho a elegir el método correcto de servicio eléctrico sino también tendrían una nueva opción económicamente realista. La patente norteamericana número 4,754,607, asignada a los beneficiarios de la presente invención presenta un sistema de generación de energía de microturbina adecuado para aplicaciones de cogeneración. Sin embargo para que estas unidades se vuelvan comercialmente atractivas para los consumidores se requieren de mejoras en áreas tales como el incremento de la eficiencia de combustible, reducción de tamaño y peso y disminución de la firma técnica, ruido, costos de mantenimiento de otros tipos. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención puede considerarse como un sistema de generación de energía de microturbina que incluye un generador eléctrico y una turbina que puede girar a través de una flecha única. Gases de expansión, calientes, que resultan de la combustión son expandidos a través de una turbina, y la energía de turbina resultante generada por la turbina se emplea para activar e.1 - generador eléctrico. El sistema de generación de energía de microturbina incluye además una flecha única que conecta la turbina y el generador eléctrico en una relación pre-estresada para permitir que el generador eléctrico gire al unísono con la turbina y para usar de esta forma la energía mecánica por la turbina para producir energía. La producción de electricidad del sistema es especialmente flexible. Una salida de energía eléctrica de frecuencia variable producida por el generador eléctrico puede ser rectificada en energía cc. La energía cc puede después ser modulada por unos inversos para producir energía ac que tiene una frecuencia seleccionada. Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama de bloque de un sistema generador de energía de conformidad con la presente invención; y La figura 2 es una vista en corte transversal de un núcleo de motor para el sistema de generación de energía. Descripción de la modalidad preferida Con referencia a la figura 1, se ilustra un sistema de generación de energía 10 de conformidad con la presente invención. El sistema de generación de energía 10 incluye un compresor 12, una turbina 14 y un generador de electricidad 16. El generador eléctrico 16 se encuentra voladizo a partir del compresor 12. El compresor 12, la turbina 14 y el generador eléctrico 16 pueden girar mediante la acción de una flecha única 18. Aún cuando el compresor 12, la turbina 14 y el generador eléctrico 16 pueden ser montados sobre flechas diferentes, el uso de una flecha común única 18 para hacer girar el compresor 12, la turbina 14 y el generador eléctrico 16 al carácter compacto y confiable del sistema de generación de energía 10. La flecha 18 puede estar soportada por soportes de aire autopresurizado como, por ejemplo, chumaceras de hojas. Como se muestra en la figura 2, la flecha 18 se encuentra soportada por chumaceras de hojas 76 y 78 y chumaceras de hojas de empuje 80. Las chumaceras de hoja eliminan la necesidad de un sistema de lubricación de chumaceras separado y reducen la frecuencia de servicio de mantenimiento. El aire que penetra en una entrada del compresor 12 es comprimido. El aire comprimido que sale a través de una salida del compresor 12 circula a través de pasajes laterales frios 20 en un lado frió de un recuperador 22. En el recuperador 22, el aire comprimido absorbe calor, lo que incrementa la combustión. El aire comprimido, calentado, que sale del lado frió del recuperador 22 se suministra a una cámara de combustión 24. Se suministra también combustible a la cámara de combustión 24. Se pueden emplear combustibles gaseosos y liquidos. En el modo de combustibles gaseosos, cualquier combustible gaseoso adecuado puede emplearse. Se puede escoger entre diesel, gasolina, nafta, propato, JP-8, metano, gas* natural y otros gases artificiales. El - flujo de combustible descontrolado por una válvula de control de flujo 26. El combustible es inyectado en la cámara de combustión 24 por una boquilla de inyección 28. Dentro de la cámara de combustión 24, el combustible y el aire comprimido se mezclan y se encienden por medio de un dispositivo de ignición 27 en una reacción exotérmica. En la modalidad preferida, la cámara de combustión 24 contiene un catalizador adecuado capaz de consumir la mezcla combustible-aire a alta temperatura comprimida en las condiciones del proceso. Algunos catalizadores conocidos adecuados para la cámara de combustión 24 incluyen platino, paladio, asi como catalizadores de óxido de metal con niquel activo y elementos de cobalto. Después de la combustión, los gases calientes, en expansión, que resultan de la combustión son dirigidos hacia una boquilla de entrada 30 de la turbina 14. La boquilla de entrada 30 tiene una geometría fija. Los gases en expansión, calientes que resultan de la combustión son expandidos a través de la turbina 14, creando asi una energía de turbina. La energía de turbina, a su vez, activa el compresor 12 y el generador eléctrico 16. El gas de escape de turbina es circulado por pasajes de lado caliente 32 en un lado caliente del recuperador 22. Dentro del recuperador 22, el calor del gas de escape de turbina en el lado caliente es transferido al aire comprimido en el lado frió. De esta forma se recupera una cierta cantidad de calor de combustión y se emplea para elevar a temperatura del aire comprimido en su trayecto hacia la cámara de combustión 24. Después de devolver parte de su calor, el gas sale del recuperador 22. Etapas adicionales de recuperación de calor podrían agregarse en el sistema de generación de energía 10. El generador 16 puede ser una máquina de imán permanente sin cepillos sin dientes de dos polos, (TPTL) enrollada en anillo que tiene un rotor de imán permanente 34 y bobinas de estator 36. La energía de turbina generada por la turbina en rotación 14 se emplea para hacer girar el rotor 34. El rotor 34 se fija sobre la flecha 18. Cuando el rotor 34 gira por medio de la acción de la energía de la turbina, se induce una corriente alterna en las bobinas del estator 36. La velocidad de la turbina 34 puede variar de conformidad con demandas de energía externa para el sistema 10. Variaciones de velocidad de turbina producen una variación de la frecuencia de la corriente alterna (es decir, frecuencias salvajes) generada por el generador eléctrico 16. Independientemente de la frecuencia de la energía de ca generada por el generador eléctrico 16, la energía ca puede ser rectificada en energía cc por medio de un rectificador 38, y después modulada a través de un inversor electrónico de estado sólido 40 para producir una energía ca que tiene una frecuencia fija. Por consiguiente, cuando ^se requiere de menor potencia, la velocidad de la turbina puede ser reducida sin afectar la frecuencia de la salida ca.

Además, la reducción de la velocidad de la turbina reduce el flujo de aire porque el compresor funciona a velocidad menor. Por consiguiente, la temperatura de entrada de la turbina permanece esencialmente constante, manteniendo así una alta eficiencia como carga parcial. El empleo del rectificador 38 y el inversor 40 permite una flexibilidad mayor para determinar el servicio de utilidad eléctrica a proporcionar por el sistema de generación de energía de la presente invención. Puesto que se puede seleccionar un inversor 40, la frecuencia de la energía ca puede ser seleccionada por el consumidor. Si existe un uso directo de energía ca a frecuencias salvajes, el rectificador 38 y el inversor 40 pueden ser eliminados. El sistema de generación de energía 10 puede incluir también una batería de energía 46 para proporcionar almacenamiento adicional y energía de respaldo. Cuando se emplea en combinación con el inversor 40, la combinación puede proporcionar una energía ininterrumpida durante horas después de la falla del generador. Además, el controlador hace que la batería 46 suministre una carga cuando se requiere de un incremento de carga, la batería 46 puede tener un tamaño adecuado para manejar demanda de carga pico en el sistema 10. Durante la operación del sistema de generación de energía 10, se genera calor en el generador eléctrico 16 debido a ineficiencias en el diseño del generador. Con el objeto de extender la vida del generador eléctrico 16, asi como para capturar calor útil, el aire de entrada de compresor fluye en el generador 16 y absorbe el exceso del calor del generador 16. El rectificador 38 y el inversor 40 pueden también colocarse en la corriente de aire. Después que el aire haya absorbido calor de las fuentes antes mencionadas, dicho aire es comprimido en el compresor 12 y precalentado adicionalmente en el recuperador 22. Un controlador 42 controla la velocidad de la turbina mediante el control de combustible que fluye hacia la cámara de combustión 24. El controlador 42 emplea señales de sensor generadas por un grupo de sensores 44 para determinar las demandas externas sobre el sistema de generación de energía 10. El grupo de sensor 44 puede incluir sensores tales como sensores de posición, sensores de velocidad de turbina y sensores de temperatura y presión para medir las temperaturas y presiones de operación en el sistema 10. Empleando los sensores antes mencionados, el controlador 42 controla tanto el inicio como el desempeño óptimo durante una operación en estado de equilibrio. El controlador 42 puede también determinar el estado de almacenamiento de corriente continua en la batería 46 y ajustar operaciones para mantener condiciones de carga neta, drenaje neto y carga constante de la batería. Un controlador de conmutador/arrancador 48 puede proporcionarse para arrancar el sistema de generación de energía 10. La rotación del compresor 12 puede arrancar mediante el uso del generador 16 como motor. Durante el arranque, el controlador de conmutación/arrancador 48 suministra una corriente de excitación a las bobinas de estator 36 del generador eléctrico 16. La energía de arranque se suministra a través de la batería 46. En la alternativa, se podría emplear un dispositivo de aire comprimido para activar el sistema de generación de energía 10. Con referencia a la figura 2 se ilustra el *núcleo de motor" 50 del sistema de generación de energía. El compresor 12 incluye un propulsor 52 que tiene una perforación, espiral de compresor 54 y un canal de difusor 56. El aire que penetra en una entrada de aire 58 es filtrado por un filtro de aire 59 y dirigido hacia la espiral de compresor 54. El aire que sale de la espiral de compresor 54 es dirigido hacia el recuperador 52. La turbina 14 incluye una espiral de turbina 60, una pluralidad de aletas de boquillas fijas 62, y una corona móvil de turbina sin perforaciones 64. Los gases en expansión calientes que salen -de la cámara de combustión 24 son dirigidos hacia la espiral de turbina 60 y a través de las aletas de boquilla 62, que redireccionan el gas en expansión caliente en la corona móvil de turbina 64. El gas de escape de turbina sale de la turbina 14 a través de un difusor de escape 66, lo que reduce la temperatura y ruido del gas de escape de turbina. El rotor 34 del generador eléctrico 16 incluye imanes 68 elaborados de un material de tierra rara como por ejemplo cobalto de samario. Los imanes 78 están rodeados por una manga de contención 70 elaborada de un material no magnético como por ejemplo inconel 718. Las bobinas del estator 36 están alojadas en un bastidor de generador 73. El rotor 34 tiene una perforación y una manga de contención opcional (no ilustrada) que esta en "contacto con una superficie de la perforación. Conductores de energía 72 se extienden desde las bobinas de estator 36 y terminan en un perno de conector de potencia 74, fijado sobre una base 79. La base 79 proporciona soporte para una entrada de combustible, la entrada de aire 58, el compresor 12, la turbina 14, el generador 16, el recuperador 22, la cámara de combustión 24, el rectificador 38, y el inversor 40, para permitir que el sistema 10 salga como una unidad empacada . La flecha único 18 se muestra en la figura 2 como una flecha de acoplamiento 75 que se extiende a través de las perforaciones en el rotor 34 y la hélice de compresor 52. La flecha de acoplamiento 75 es delgada, y tiene un diámetro de aproximadamente 0.25 pulgadas a 0.5 pulgadas. Los orificios tienen holguras que permiten que la flecha de acoplamiento 75 se extienda a través del rotor 34 y la hélice 52. Sin embargo, la flecha 75 no extiende a través de la corona móvil de turbina 64. En lugar de esto, la flecha de acoplamiento 75 se fija sobre la corona móvil de turbina 64. La flecha de acoplamiento 75 puede estar fijada sobre el centro del cubo de corona móvil de turbina por medio de soldadura de inercia. Asi, la corona móvil de turbina 64 no presenta perforaciones en la medida en que no tiene un orificio a través del cual se extiende la flecha de acoplamiento 75. La eliminación del orificio reduce las tensiones en la corona móvil de turbina 64. Cuando son sujetados junto por la flecha de acoplamiento 75, la hélice de compresor 52, la corona móvil de turbina 64 y el rotor 34 giran como una sola unidad. Bajo temperaturas altas de operación y bajo altas velocidades de rotación, sin embargo, la hélice 52, la corona móvil de turbina 64 y el rotor 34 tienden a expanderse y separarse y sus caras tienden a estar en contacto suelto. La flexión de la flecha de acoplamiento 75 durante la operación tiende también a separar las caras. Para mantener el contacto entre las caras de la hélice 52, la corona móvil de turbina 64 y el rotor 34 a altas velocidades de rotación (80,000 rpm y más), se precarga la flecha de acoplamiento 75. Por ejemplo, una flecha de acoplamiento 75 elaborada de Inconel 718 puede estar precargada en tensión a aproximadamente 90% del limite elástico. Durante el ensamble, la flecha de acoplamiento 75 es precargada, la hélice 52 y el rotor 34 se deslizan en la flecha de acoplamiento 75, y se fija una tuerca 77 sobre un extremo roscado de la flecha de acoplamiento 75. La tensión en la flecha de acoplamiento 75 se mantiene conforme gira la tuerca 77. La unidad de rotación 52, 74, 34 y 75 es soportada en una dirección radial por chumaceras 76 y 78 elaboradas en una hoja dentro y fuera. La unidad de rotación 52, 64, 34 y 75 está apoyada en una dirección axial por una chumacera de hoja de empuj e 80. Varios orificios de enfriamiento se proporcionan para el núcleo del motor 50. Se proporcionan orificios 82 y 84 para hacer circular un medio de enfriamiento en las bobinas del estator 40. Se proporcionan también orificios 86 y 88 para hacer_ circular un refrigerante en los soportes de hoja 76, 78 y 80. El sistema de generación de energía 10 puede constituirse de varios módulos principales como por ejemplo un módulo de rotación, un módulo de intercambiador de calor, un módulo de cámara de combustión, y un módulo electrónico. Cada uno de estos módulos es relativamente ligero y compacto. Los módulos pueden remplazarse sin romper las lineas de liquido. El uso de chumaceras de hoja 76, 78 y 80 elimina la necesidad de un sistema de lubricación basado en aceite, y, por consiguiente resulta en un mantenimiento menor del sistema de generación de energía 10. Un mantenimiento programado consistiría primariamente en el reemplazo del dispositivo de ignición 27, filtro 59 y elementos de catalizador en la cámara de combustión 24. El sistema de generación de energía 10 opera en un ciclo de Brayton recuperado convencional. El ciclo Brayton puede operar en una razón de presión relativamente baja (por ejemplo, 3.8) con el objeto de optimizar la eficiencia global; puesto que, en ciclos recuperados, entre más baja la razón de presión, más cerca la temperatura de escape de turbina es de la temperatura de entrada. Esto permite la adición de calor al ciclo a alta temperatura y, de conformidad con la ley de Carnot, reduce las pérdidas entrópicas asociadas con el suministro de calor al ciclo. Esta adición de calor a temperatura elevada resulta en una eficiencia de ciclo global incrementada. — Los valores siguientes se proporcionan como ejemplo. El aire es comprimido en un compresor radial de etapa única a 3.8 bares. El aire comprimido puede ser dirigido hacia el recuperador 22 donde la temperatura de aire comprimido es incrementada empleando el calor residual del gas de escape de la turbina. La temperatura del gas de escape de la turbina es limitada aproximadamente 1300°F con el objeto de ayudar a extender la vida del recuperador 22. En el caso de temperaturas de gas de escape por encima de 1300°F, el recuperador 22 puede elaborarse de superaleaciones en vez de elaborarse de acero inoxidable. El recuperador 22 puede estar diseñado ya sea para una efectividad de 85% o bien de 90% según las necesidades económicas del cliente. En- la configuración más eficiente, y empleando la recuperación de 90%, la eficiencia global neta del ciclo es de 30%, proporcionando una casa de calor de valor de calentamiento alta de aproximadamente 11,900 BTU/kWh en diesel. Después de ser calentado en el recuperador 22, el aire comprimido es dirigido hacia la cámara de combustión 24, donde se agrega calor adicional para elevar la temperatura del gas comprimido a 1,650°F. Una cámara de combustión 24 diseñada de conformidad con un diseño convencional puede proporcionar un nivel de Nox menor que 25 ppm, y una cámara de combustión 24 que emplea un catalizador puede proporcionar una tasa Nox virtualmente no detectable (sensores de Nox comerciales son limitados a un rango de detección de 2 a 3 ppm) . El gas entálpico elevado es después expandido a través de la turbina 14. La hélice 52, la corona móvil de turbina 64, el rotor 34 y la flecha de acoplamiento 75 - las únicas partes móviles del núcleo del motor 50 - giran como una sola unidad a velocidades altas de aproximadamente 80,000 revoluciones por minuto o más. La frecuencia de salida de generador resultante de aproximadamente 1200 hertz es después reducida por el inversor 40 a un nivel compatible con rejilla de 50 o 70 ciclos. Lo que resulta es una densidad de energía alta tipificada por un peso bajo (aproximadamente una tercera parte del tamaño de un generador diesel comparable) y un tamaño pequeño (por ejemplo, de aproximadamente 3 pies por 5 pies por 6 de alto) . La densidad de potencia alta y el bajo peso de la tecnología es posible a través de los componentes de alta velocidad que es lo que permite la producción de grandes cantidades de energía empleando un mínimo de material. La unidad es totalmente autónoma y se encuentra en un recinto a prueba de la intemperie. El sistema de generación de energía 10 es un sistema de *enchufe y funciona" que requiere un poco más que un suministro de combustible limpio, liquido o gas. Aquí se presenta un sistema de generación de energía 10 que puede emplear varios combustibles incluyendo gas natural, diesel y JP-8. El sistema de generación de energía 10 tiene un bajo nivel térmico y una generación mínima de ruido. El uso de soportes de aire elimina la necesidad de un sistema de lubricación basado en aceite. El sistema de generación eléctrica 10 tiene alta confiabilidad y requerimiento de servicio mínimos debido a un diseño con parte móvil única. El uso de un inversor electrónico de estado sólido permite que el sistema 10 proporcione una salida CA variable. La instalación es fácil debido a un diseño modular e integrado, y el servicio es fácil puesto que el sistema 10 tiene una parte móvil y las partes principales son fácilmente accesibles. Lo ancho, largo y alto del núcleo del motor 50 pueden ajustarse para caber dentro de una amplia gamma de requerimientos dimensionales. El sistema de generación de energía 10 es más pequeño, más ligero, y más eficiente desde una perspectiva de consumo de combustible y tiene una característica térmica menor, menos ruido, menor mantenimiento y menos costos que motores de combustión interno comparables. Por consiguiente, debido a sus bajos costos de instalación, su alta eficiencia, su alta confiabilidad y su mantenimiento económico y sencillo, el sistema de generación de energía 10 proporciona una operación más económica y costos fijos menores que los generadores de energía de tamaño comparado . Aplicaciones potenciales para el sistema de generación de energía 10 son numerosas y diversas. Las aplicaciones incluyen el uso en aplicaciones fuera de red para suministro de energía independiente, aplicaciones en red para horas pico, carga después de servicio o carga de base, respaldo de emergencia asi como suministro ininterrumpible de energía, aplicaciones de arranque (por ejemplo, bomba, aire acondicionado) asi como vehículos automotrices híbridos. La invención no se limita a las modalidades especificas presentadas arriba. Por ejemplo, la presente invención puede configurarse sin el generador eléctrico 16. La energía de la turbina se transmitirla y aplicaría directamente, como en el caso de un sistema de refrigeración impulsado mecánicamente. Por consiguiente, la presente invención se define de conformidad con la reivindicaciones siguientes.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un sistema de generación de energía eléctrica de microturbina para la producción de energía, que comprende: una turbina para convertir una energía térmica gaseosa en energía mecánica, un convertidor de energía para convertir la energía mecánica producida por la turbina en energía eléctrica; y una flecha única que conecta la turbina y el convertidor de energía en una relación pretensada para permitir que el convertidor de energía gire al unisono con la turbina y usando por consiguiente la energía mecánica extraida por la turbina para producir energía eléctrica. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 1 que contiene además: una cámara de combustión para producir energía térmica gaseosa mediante el encendido de una mezcla de aire y combustible; un suministro de combustible para suministrar combustible a la cámara de combustible; un compresor para comprimir el aire de entrada y para suministrar el aire comprimido a la cámara de combustión; la turbina que recibe aire calentado liberado de la combustión y el compresor acoplado en una relación pre-prensada con la turbina y el convertidor de energía eléctrica en la flecha para permitir que el compresor gire al unisono con la turbina y emplear de esta forma la energía mecánica extraída por la turbina para activar el compresor. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 2, donde el compresor se posiciona entre la turbina y el convertidor de energía. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 2, que comprende además un recuperador conectado al compresor para agregar calor a la mezcla de aire comprimido, donde el recuperador comprende un primer pasaje y un segundo pasaje, el primer pasaje recibe aire comprimido a alta temperatura a partir del compresor y suministra aire comprimido a temperatura más alta del lado caliente a la cámara de combustión, el segundo pasaje recibe aire de escape a alta temperatura a partir de la turbina y proporciona aire de salida a temperatura más baja. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 2, donde el convertidor de energía comprende un generador eléctrico activado por la energía mecánica proveniente de la turbina, el generador eléctrico produce una corriente eléctrica alterna cuando está activado por la turbina. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 5, donde el convertidor de energía comprende además un rectificador conectado al generador eléctrico para rectificar la corriente eléctrica alterna producida por el generador. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 6, donde el convertidor de energía comprende además un inversor conectado al rectificador y que acepta una corriente continua proveniente del rectificador y que convierte la corriente continua en corriente alterna de frecuencia preseleccionada. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 7, donde la frecuencia de la corriente alterna es independiente de la velocidad de la turbina. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 2, que comprende además: un medio de soporte para la entrada de combustible, la entrada de aire, el compresor, el recuperador, la cámara de combustión, la turbina, el generador, el rectificador, y el inversor, para permitir que el sistema salga como una unidad empacada. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 2, donde la cámara de combustión incluye un elemento catalítico para reaccionar totalmente y oxidar una mezcla de combustible y aire. El sistema de generación de energía eléctrica de microturbina de la reivindicación 2, donde la turbina incluye un pasaje de escape y el compresor incluye un pasaje de toma de aire ortogonal en relación con el pasaje de salida de turbina. Un sistema de generación de energía eléctrica de microturbina que comprende un grupo giratorio que incluye una rueda de extracción de energía y un rotor de generación de energía conectados en una flecha única en una relación pre-tensada para facilitar una rotación de alta velocidad no destructiva. Un sistema de generación de energía eléctrica de microturbina que comprende: un módulo de rotación que incluye una rueda de hélice, un rotor generador, una corona móvil de turbina y una flecha de acoplamiento pre-tensada, la flecha de acoplamiento se extiende a través de perforaciones en el rotor y en la hélice, un extremo de la flecha de acoplamiento se fija sobre la corona móvil de turbina; un grupo de cámara de combustión para proporcionar gases de expansión caliente a la corona móvil de turbina; y un grupo de intercambiador de calor para calentar aire comprimido por la hélice. El sistema de la reivindicación 13, que comprende además un grupoelectrónico para controlar el flujo de combustible hacia la cámara de combustión. El sistema de la reivindicación 13, donde la corona móvil de turbina no presente orificios. Un módulo de rotación para un sistema de generación de energía eléctrica de microturbina, el módulo de rotación comprende : una rueda de hélice; un rotor generador; una corona móvil de turbina; y una flecha de acoplamiento pre-tensada que se extiende a través de los orificios en el rotor y en la hélice, un extremo de la flecha de acoplamiento se fija sobre la corona móvil de turbina. Un núcleo de motor para un sistema generador de energía eléctrica de microturbina, el núcleo de motor comprende: una flecha única; un generador de electricidad que incluye un bastidor y un rotor, el rotor puede ser girado por la flecha; una primera chumacera labrada de hoja y una segunda chumacera labrada de hoja mediante el labrado de la flecha, la primera chumacera labrada y la segunda chumacera labrada se localizan en lados opuestos del generador eléctrico; una turbina que incluye una corona móvil de turbina fijada sobre un extremo de la flecha; y una chumacera de hoja de empuje para proporcionar soporte axial para la flecha, la chumacera de empuje de hoja se localiza entre el generador eléctrico y la turbina. El núcleo de motor de la reivindicación 17, que comprende además un compresor que incluye una hélice que puede girar por medio de la acción de la flecha. El núcleo de motor de la reivindicación 18, donde la flecha es pre-tensada.