توربین گازی Siemens با ۱۰۰٪ هیدروژن: آینده همین جاست

در جدیدترین کار تجربی که در ASME Turbo Expo Proceedings (2024) منتشر شده است، پروژه اروپایی HYFLEXPOWER توانست برای نخستین بار نشان دهد که یک توربین صنعتی Siemens SGT-400 قادر است با هر ترکیبی از گاز طبیعی و هیدروژن و حتی در شرایط استفاده صددرصدی از هیدروژن خالص به طور پایدار و ایمن عمل کند. این دستاورد نشان دهنده عبور فناوری توربین های هیدروژنی از مرزهای آزمایشگاهی و ورود به عرصه کاربرد صنعتی است و می تواند آینده نیروگاه های کم کربن را به طور جدی تحت تاثیر قرار دهد.
استفاده از هیدروژن در توربین های گازی به دلیل ویژگی های احتراقی آن همواره با چالش های فنی همراه بوده است. سرعت شعله بالا، خطر فلش بک و احتمال تولید مقادیر بالای آلاینده های NOx موانعی جدی برای توسعه صنعتی به شمار می روند. در این پروژه با به کارگیری طراحی بهبود یافته محفظه احتراق Dry Low NOx این چالش ها تا حد زیادی رفع شد و عملکرد پایدار و راندمان قابل قبول توربین حتی با هیدروژن خالص امکان پذیر گردید.
نوآوری کلیدی HYFLEXPOWER در پیاده سازی عملی مفهوم Power-to-H₂-to-Power نهفته است. در این چرخه، انرژی مازاد تولیدی از منابع تجدیدپذیر به هیدروژن تبدیل می شود، این هیدروژن به عنوان یک حامل انرژی قابل ذخیره در اختیار باقی می ماند و در زمان افزایش تقاضا دوباره در توربین سوزانده شده و برق تولید می گردد. چنین مدلی قابلیت انعطاف پذیری و تاب آوری شبکه های برق را افزایش داده و امکان ذخیره سازی بلندمدت انرژی پاک را فراهم می آورد.

نتایج به دست آمده نشان می دهد که گذار به هیدروژن الزاما فرآیندی دفعی و پرهزینه نیست؛ بلکه نیروگاه ها می توانند به صورت تدریجی از مخلوط های مختلف گاز طبیعی و هیدروژن استفاده کرده و به مرور به سمت هیدروژن خالص حرکت کنند. این موضوع جذابیت اقتصادی و صنعتی پروژه را دوچندان کرده و نشان می دهد که کاربرد هیدروژن در مقیاس نیروگاهی نه تنها امکان پذیر بلکه در حال تحقق است.

بنابراین، HYFLEXPOWER الگویی عملی برای توسعه توربین های گازی هیدروژنی در مقیاس جهانی محسوب می شود و می تواند سهم مهمی در تحقق چشم انداز آینده ای بدون کربن و مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر ایفا کند.
Doi Journal : https://doi.org/10.1115/GT2024-124016