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Investigadores alemanes adaptaron por primera vez una microturbina de gas para funcionar con hidrógeno puro y mezclas con gas natural, logrando bajas emisiones de NOx

16 diciembre, 2024 Deja un comentario

Adaptar plantas existentes cuesta solo un 10% y requiere un año y medio, comparado con seis años y 30 millones de euros para construir una nueva planta de 15 MW.

El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y la empresa Power Service Consulting (PSC) han logrado, por primera vez, un retrofit completo de una microturbina de gas comercial para su operación compatible con el clima mediante hidrógeno puro. Este avance representa un paso significativo hacia la transición energética sostenible, permitiendo a las plantas existentes adaptarse al uso de combustibles renovables con bajos costos y tiempos reducidos.

Innovación en combustión con hidrógeno.

Las pruebas realizadas tras la adaptación demostraron que las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) al usar hidrógeno puro están muy por debajo de los valores límite establecidos para el gas natural. Esto reafirma el potencial del hidrógeno como un combustible limpio y viable para reducir las emisiones de carbono en el sector energético.

Uno de los retos más relevantes fue manejar la alta reactividad química del hidrógeno. Comparado con el gas natural, el hidrógeno tiene una velocidad de llama diez veces mayor y una energía de ignición significativamente menor, lo que dificulta un proceso de combustión seguro. Para abordar este desafío, el equipo de DLR desarrolló una cámara de combustión específica que evita el retroceso de la llama, protegiendo los componentes de la turbina.

Beneficios del retrofit frente a la construcción de nuevas plantas.

Construir nuevas plantas de generación energética puede ser un proceso costoso y prolongado. En promedio, la instalación de una planta de turbina de gas de 15 megavatios requiere unos 30 millones de euros y hasta seis años de desarrollo. En contraste, un retrofit de una planta existente puede completarse en un año y medio, con un costo que representa apenas el 10% de la construcción nueva. Este enfoque no solo es más económico, sino que también acelera la transición hacia el uso de combustibles limpios.

En el marco del proyecto Retrofit H2, se utilizó una microturbina con capacidad de 100 kilovatios, típica en instalaciones como hospitales, hoteles o cervecerías. Esta turbina fue adaptada para funcionar tanto con hidrógeno puro como con mezclas de hidrógeno y gas natural, lo que destaca su versatilidad y aplicabilidad.

Resultados excepcionales en pruebas iniciales.

La microturbina convertida fue sometida a pruebas exhaustivas en el Centro Técnico de Contenedores H2 de DLR, ubicado en Lampoldshausen. Durante estas pruebas, se logró operar la turbina con hidrógeno puro durante casi 100 horas sin problemas, alcanzando su capacidad eléctrica total de 100 kilovatios de manera estable.

Un aspecto destacado de este proyecto es el bajo nivel de emisiones de NOx alcanzado, manteniéndose por debajo de 15 partes por millón (ppm) en todo el rango operativo. Esto demuestra que la combustión estabilizada por inyección es altamente eficaz para el hidrógeno.

Flexibilidad en el uso de combustibles.

La transición energética global requiere soluciones flexibles mientras se incrementa la disponibilidad de hidrógeno verde. En este sentido, la capacidad de las microturbinas para operar con mezclas de gas natural e hidrógeno en cualquier proporción es un avance crucial. Este logro fue posible gracias a un sistema de mezcla y distribución diseñado por PSC, que ajusta automáticamente la turbina según la composición del combustible.

Contribución a la generación distribuida.

Las microturbinas son ideales para aplicaciones de cogeneración, donde se requiere tanto electricidad como calor, como en hospitales, piscinas y hoteles. Además, su flexibilidad las convierte en una opción económica y sostenible para comunidades urbanas pequeñas o procesos industriales que generan gases residuales, como en plantas de tratamiento de aguas residuales o vertederos.

Cuando se combinan con sistemas de almacenamiento de energía, estas turbinas pueden formar parte de sistemas energéticos descentralizados, que ofrecen una alta resistencia a fallos generales y mayor resiliencia energética. Estos sistemas pueden oscilar entre unos pocos kilovatios para edificios individuales y varios megavatios para barrios o comunidades enteras.

Hacia un futuro sostenible.

El retrofit de microturbinas de gas para operar con hidrógeno es una solución inmediata y rentable para avanzar hacia la economía del hidrógeno. Este tipo de adaptaciones no solo facilita el uso de energías renovables, sino que también maximiza la eficiencia de las infraestructuras energéticas existentes. Con resultados como los obtenidos por DLR y PSC, queda demostrado que es posible dar pasos concretos hacia un sistema energético más limpio y sostenible.

Vía www.dlr.de

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Publicado en: Hidrógeno

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