فناوری جدید بازسازی، میکرو توربین‌ها را قادر می‌سازد تا با هیدروژن و گاز طبیعی کار کنند
هیدروژن سبز اغلب به عنوان جایگزینی دوستدار اقلیم برای گاز طبیعی در تولید انرژی پیشنهاد می‌شود. با این حال، یک اقتصاد هیدروژنی سبز هنوز به وجود نیامده و ممکن است سال‌ها طول بکشد تا توسعه یابد، اگر اصلاً به وقوع بپیوندد. برای حفظ نیروگاه‌های کوچک گاز طبیعی قبل از یک اقتصاد هیدروژنی، مرکز هوافضای آلمان (DLR) و ارائه‌دهنده خدمات نیروگاهی Power Service Consulting (PSC) میکروتوربین‌هایی را آزمایش کرده‌اند که قادر به سوزاندن هیدروژن، گاز طبیعی یا هر دو هستند.
بازسازی با هیدروژن هزینه‌ها و زمان را کاهش می‌دهد
پیتر کوتنه، رئیس بخش توربین‌های گاز در مؤسسه فناوری احتراق DLR، مزایای بازسازی توربین‌های گاز برای استفاده از هیدروژن جهت کاهش انتشارات را برجسته کرد. او اشاره کرد که ساخت یک نیروگاه توربین گاز 15 مگاواتی جدید حدود شش سال طول می‌کشد و هزینه‌ای بالغ بر 31 میلیون دلار (30 میلیون یورو) دارد. در مقابل، بازسازی یک نیروگاه موجود تنها 1.5 سال طول می‌کشد و تقریبا یک دهم آن مبلغ هزینه دارد.
علاوه بر این، این دو سازمان به آنچه که ادعا می‌شود اولین بازسازی تجاری قابل‌قبول یک میکروتوربین گاز است دست یافته‌اند که قادر به کار با هر دو سوخت هیدروژن و گاز طبیعی است. این نوآوری با هدف آماده‌سازی برای آینده‌ای است که هیدروژن سبز به‌طور گسترده قابل‌دسترسی می‌شود.
پروژه Retrofit H2 از میکروتوربین‌های 100 کیلوواتی به دلیل نسبت توان به وزن بالا استفاده کرد. این توربین‌ها معمولاً در مناطق دورافتاده، به‌عنوان برق پشتیبان برای بیمارستان‌ها و برای گرمایش در هتل‌ها و استخرهای شنا استفاده می‌شوند. همچنین می‌توانند تسهیلاتی مانند آبجو‌سازی یا گیاه‌های تصفیه فاضلاب را که از متان زباله به عنوان سوخت استفاده می‌کنند، تأمین کنند.
هرچند، سوزاندن هیدروژن در یک توربین گاز طبیعی شبیه استفاده از بنزین در موتور دیزل است — به طور اساسی ناسازگار و بسیار خطرناک. هیدروژن بسیار داغ‌تر از گاز طبیعی می‌سوزد و نقطه اشتعال کمتری دارد و می‌تواند به راحتی محفظه احتراق یک میکروتوربین را با گرما و شوک شدید آسیب بزند.
طراحی مشعل انتشارات را کاهش می‌دهد و شعله‌ها را پایدار می‌سازد
برای مقابله با این مسئله، مهندسان یک مشعل جت پایدار را بهینه‌سازی کردند که برای هیدروژن طراحی شده است. برخلاف تنظیمات سنتی، ورودی‌های هوا و سوخت در یک حلقه تنظیم شده‌اند که یک جریان بازگشتی در محفظه ایجاد می‌کند. این امر به ترکیب گازهای اگزوز با مخلوط جدید هوا/سوخت کمک می‌کند و دما را کاهش داده، انتشارات نیتروژن را کاهش داده و شعله را پایدار می‌کند.
به نوبه خود، این امر دما را در محفظه احتراق کاهش می‌دهد و اکسیدهای نیتروژن کمتری تولید می‌کند. بازگردانی گازهای اگزوز نیز شعله را به‌طور موثری پایدار می‌کند. این مفهوم قابل توسعه و برای انواع و اندازه‌های مختلف توربین مناسب است، که مرکز DLR آن را برجسته می‌کند.
تا به حال، این سیستم در یک نیروگاه پایلوت در لامپولدس‌هاوزن با استفاده از هیدروژن خالص برای حدود 100 ساعت اجرا شده است. محقق دوان DLR مارتینا هولوخ توضیح داد که واکنش شیمیایی بالای هیدروژن چالش‌های قابل توجهی ایجاد می‌کند.
"ما مشتاق بودیم که ببینیم توربین با سیستم جدید محفظه احتراق در خارج از محیط آزمایشگاهی چگونه عمل می‌کند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که می‌توانیم بدون هیچ مشکلی با هیدروژن خالص شروع کنیم و سیستم به طیف کامل عملکردی از بار جزئی تا بار کامل دست می‌یابد," هولوخ اضافه کرد.
