Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) alcançaram um marco importante na energia do hidrogênio ao operar uma nova turbina a gás sem compressor por um recorde de 303 segundos. O queimador usa uma forma avançada de combustão com ganho de pressão e superou o recorde anterior da NASA de 250 segundos.
O resultado também marca o progresso no sentido da utilização do hidrogénio para a produção de energia limpa. Ao contrário do gás natural, o hidrogénio pode ser produzido utilizando fontes de energia renováveis. No início deste ano, a equipe KIT se tornou a primeira a gerar eletricidade com uma turbina a gás hidrogênio, que não depende de um compressor mecânico.
Turbina de hidrogênio funciona por mais de cinco minutos
Experimentos anteriores só poderiam continuar por uma fração de segundo porque a operação prolongada derreteria as câmaras de combustão. O novo teste aumentou o tempo de operação em mais de cinco minutos.
“Este é um passo importante em direção à energia de hidrogénio altamente eficiente e flexível para um sistema energético livre de combustíveis fósseis”, explica o Professor Daniel Banuti, Diretor do Instituto de Tecnologia e Segurança de Energia Térmica (ITES).
A principal vantagem do projeto é que não é necessária energia para comprimir o ar antes do início da combustão.
“Uma turbina a gás convencional, como as utilizadas em centrais eléctricas ou sob asas de aeronaves, consome cerca de 50% da sua energia para comprimir o ar até à alta pressão necessária para uma combustão eficiente – energia que fica então indisponível para a geração de energia”, explica Banuti.
Ondas de explosão substituem compressor
A nova turbina é construída em torno da combustão com ganho de pressão. As turbinas a gás tradicionais usam um compressor mecânico para aumentar a pressão do ar, um processo que pode consumir cerca de metade da potência da turbina.
Em vez disso, o sistema KIT cria a pressão necessária dentro da câmara de combustão. As ondas de detonação se formam através de instabilidades mecânicas de fluidos envolvendo padrões de ondulação e vórtice em gases fluindo. Isso permite que a turbina opere sem compressor mecânico.
A remoção do compressor pode reduzir as perdas de energia, reduzir o número de componentes móveis e melhorar a eficiência geral.
Por que o hidrogênio funciona tão bem?
A tecnologia pode funcionar com outros combustíveis além do hidrogénio, mas o hidrogénio é particularmente adequado porque reage muito rapidamente e pode produzir um aumento constante de pressão.
Os pesquisadores dizem que esta abordagem poderia eventualmente suportar turbinas mais leves, menos caras e altamente eficientes. As aplicações potenciais incluem a geração de energia e, a longo prazo, a aviação.
gerando eletricidade sem compressão mecânica
Conectar a câmara de combustão à turbina e converter sua rápida combustão em eletricidade cria um desafio adicional de engenharia. As reações rápidas e poderosas dentro da câmara dificultam a transferência de energia para a turbina de maneira estável.
“Isso é extremamente difícil porque os processos de combustão muito rápidos e intensos na câmara tornam a transferência estável de energia para a turbina um desafio. Somos os primeiros a operar com sucesso tal turbina e gerar eletricidade no processo”, diz Banuti.
