La lotta contro il cambiamento climatico impone la ricerca di soluzioni che riducano le emissioni di gas serra senza compromettere la stabilità della rete elettrica. Le micro turbine, già utilizzate per bilanciare la produzione di energia rinnovabile, potrebbero giocare un ruolo cruciale in questo scenario. Tuttavia, le micro-turbine sono tradizionalmente alimentate con gas naturale, con un conseguente impatto ambientale. Per rispondere a questa sfida, il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR) e la società Power Service Consulting (PSC) hanno sviluppato una tecnologia innovativa che consente alle micro-turbine a gas di funzionare anche con l’idrogeno, riducendo così le proprie emissioni e aprendo nuove possibilità per l’energia sostenibile.
Retrofit per rendere le micro-turbine compatibili con l’idrogeno
Il cambiamento climatico e la crescente domanda di energia verde richiedono soluzioni innovative per ridurre le emissioni di CO2. In particolare, il settore energetico si trova ad affrontare il problema delle centrali elettriche alimentate a gas naturale, in particolare le turbine a gas, che, pur giocando un ruolo cruciale nel bilanciamento della rete, emettono grandi quantità di anidride carbonica.
Per affrontare questo problema, il DLR e la PSC hanno sviluppato un sistema di retrofit (chiamato Retrofit H2) che consente alle turbine a micro gas di funzionare con idrogeno puro, una fonte di energia completamente priva di emissioni di CO2.
Stando al comunicato, per testare il Retrofit H2 i due enti hanno selezionato delle micro-turbine da 100 kW. Si tratta di dispositivi già ampiamente utilizzati in diverse applicazioni: da generatori di energia negli ospedali, a sistemi per il riscaldamento di hotel e piscine, fino agli impianti di trattamento dei rifiuti, dove il metano di scarto viene utilizzato come combustibile.
Il problema dell’idrogeno
Ma c’è un problema. L’idrogeno, sì, brucia senza generare carbonio, ma come precisa uno dei ricercatori
“[…] ha una velocità di fiamma circa dieci volte maggiore rispetto al gas naturale e l’energia di accensione è inferiore dello stesso fattore. Questo rende difficile una combustione sicura”.
In pratica, bisogna evitare un ritorno di fiamma da parte dell’idrogeno. A questo proposito, il DRL ha sviluppato una nuova camera di combustione progettata per essere compatibile con l’idrogeno.
Il design prevede una disposizione ad anello degli iniettori di aria e combustibile, che crea un riflusso all’interno della camera. Questo riflusso consente di mescolare i gas di scarico con la miscela aria/combustibile, offrendo tre vantaggi principali: una significativa riduzione della temperatura di combustione, un abbassamento delle emissioni di ossidi di azoto e una maggiore stabilità della fiamma.
Emissioni minime e alta efficienza
I risultati dei test condotti nel centro tecnico H2-Container di Lampoldshausen sono stati promettenti.
“I test hanno dimostrato che possiamo avviare l’idrogeno puro senza problemi. [Inoltre] il nostro impianto pilota ha erogato una potenza elettrica completa di 100 kilowatt per diverse ore. E ha funzionato con idrogeno puro per quasi 100 ore consecutive”.
In termini di emissioni, inoltre, la tecnologia ha mostrato performance straordinarie: i livelli di ossidi di azoto (NOx) sono stati inferiori a 15 parti per milione (ppm), ben al di sotto dei limiti consentiti per il gas naturale. Questo successo conferma che il sistema sviluppato è altamente efficiente e adatto per l’uso dell’idrogeno a larga scala, rappresentando un passo significativo verso la decarbonizzazione del settore energetico.
