Cải tiến mới cho phép các tua-bin siêu nhỏ đốt cả hydro và khí tự nhiên
Để duy trì hoạt động của các nhà máy điện khí đốt tự nhiên nhỏ nhằm hướng tới nền kinh tế hydro, Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức, hay DLR) và Power Service Consulting (PSC) đã thử nghiệm một cách để các tua-bin siêu nhỏ đốt hydro, khí hoặc cả hai.
Khi chúng ta hướng đến mục tiêu khử cacbon trong sản xuất năng lượng, hydro xanh đã được đề xuất như một giải pháp thay thế thân thiện với khí hậu cho việc đốt khí đốt tự nhiên. Tất nhiên, chúng ta hiện không có nền kinh tế hydro xanh để hỗ trợ những điều như vậy và có thể phải mất nhiều năm nữa mới có thể thực hiện được, nếu có. Nhưng ngay cả khi đó, việc xây dựng các nhà máy điện hoàn toàn mới vẫn là một công việc rất tốn kém.
Theo Peter Kutne , Trưởng khoa Tua-bin khí tại Viện Công nghệ Đốt cháy DLR – đơn vị đang nghiên cứu cách sử dụng hydro trong tua-bin khí để chúng hoạt động với lượng khí thải thấp hơn nhiều –
Xây dựng một nhà máy điện tua bin khí 15 megawatt mới mất khoảng sáu năm và tốn khoảng 30 triệu euro (31 triệu đô la Mỹ). Mặt khác, việc cải tạo một nhà máy hiện có chỉ mất một năm rưỡi và tốn khoảng một phần mười thời gian đó.
Với ý nghĩ này, DLR và PSC đã chứng minh được rằng đây là lần cải tạo đầu tiên có thể thực hiện được về mặt thương mại đối với một tua-bin khí siêu nhỏ thương mại, cho phép chạy bằng cả hydro và khí tự nhiên, như một cách chuẩn bị cho ngày hydro xanh trở nên phổ biến rộng rãi.
Dự án Retrofit H2 sử dụng các tua-bin siêu nhỏ có công suất khoảng 100 KW, một phần là do tỷ lệ công suất trên trọng lượng tốt hơn. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi để sản xuất điện ở những vùng xa xôi, cũng như cho các ứng dụng như nguồn điện dự phòng cho bệnh viện: sưởi ấm cho khách sạn, hồ bơi và khách sạn. Ngoài ra, các tua-bin siêu nhỏ có công suất đầu ra này có thể cung cấp điện cho những nơi như nhà máy bia hoặc nhà máy xử lý chất thải có thể sử dụng khí mê-tan thải của chúng làm nhiên liệu.
Vấn đề là việc đốt cháy hydro trong tua bin khí tự nhiên cũng giống như việc đổ xăng vào động cơ diesel. Chúng chỉ là hai loại động vật khác nhau và kết quả là rất khó chịu. Hydro cháy nóng hơn nhiều so với khí tự nhiên và có điểm chớp cháy thấp hơn nhiều, vì vậy nó có thể dễ dàng phá hủy buồng đốt của tua bin siêu nhỏ bằng nhiệt và sóng xung kích của nó.
Để ngăn chặn điều này, các kỹ sư đã phát triển một đầu đốt ổn định phản lực được tối ưu hóa cho hydro. Không giống như cách sắp xếp thông thường, các kim phun nhiên liệu và không khí được đặt trong một vòng tạo ra dòng chảy ngược trong buồng đẩy khí thải trở lại để trộn với hỗn hợp không khí/nhiên liệu mới. Điều này làm giảm nhiệt độ, giảm lượng khí thải nitơ và ổn định ngọn lửa.
Ngoài ra, thiết kế mới cho phép tua bin siêu nhỏ đốt hydro, khí tự nhiên hoặc hỗn hợp của cả hai (cho đến khi hydro xanh trở nên dễ dàng hơn) nhờ hệ thống điều khiển có thể điều chỉnh mới và công nghệ an toàn. Cho đến nay, hệ thống đã được chạy trong một nhà máy thí điểm ở Lampoldshausen bằng hydro nguyên chất trong khoảng 100 giờ.
Nhà nghiên cứu Martina Hohloch của DLR cho biết,
Khả năng phản ứng hóa học cao của hydro đặc biệt là một thách thức,
“Nó có tốc độ ngọn lửa lớn hơn khoảng 10 lần so với khí đốt tự nhiên và năng lượng đánh lửa thấp hơn cùng một hệ số. Điều này làm cho quá trình đốt cháy an toàn trở nên khó khăn. Khi phát triển đầu đốt, chúng tôi phải đảm bảo rằng ngọn lửa sẽ không bùng trở lại vào các vòi phun của đầu đốt và làm hỏng chúng.”
Hohloch tiếp tục,
Chúng tôi háo hức muốn xem tua-bin sẽ hoạt động như thế nào với hệ thống buồng đốt mới bên ngoài môi trường phòng thí nghiệm,
“Các cuộc thử nghiệm đã cho thấy chúng tôi có thể khởi động bằng hydro nguyên chất mà không gặp bất kỳ vấn đề nào và hệ thống đạt được phạm vi hoạt động đầy đủ từ tải một phần đến tải đầy đủ. Nhà máy thí điểm của chúng tôi đã cung cấp toàn bộ công suất điện 100 kilowatt trong nhiều giờ.”
Cải tiến mới cho phép các tua-bin siêu nhỏ đốt cả hydro và khí tự nhiên
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
