Inżynierowie w poszukiwaniu technologii na miarę XXI wieku
Za tym potencjalnym przełomem stoją przedstawiciele Karlsruhe Institute of Technology, autorzy konstrukcji turbiny gazowej, która działa działa bez jednego z kluczowych elementów tradycyjnych turbin, czyli sprężarki powietrza. W klasycznych rozwiązaniach nawet połowa wyprodukowanej energii jest zużywana właśnie na sprężanie powietrza przed spalaniem paliwa, co znacząco obniża efektywność całego systemu.
Czytaj też: Lotnictwo dostało nową drogę ucieczki od ropy. Naukowcy skrócili drogę do eko-paliwa
Nowa konstrukcja eliminuje ten problem dzięki wykorzystaniu spalania ze wzrostem ciśnienia. Zamiast mechanicznej kompresji, odpowiednie warunki powstają dzięki falom detonacyjnym i niestabilnościom przepływu wewnątrz komory spalania. To zjawisko naturalnie podnosi ciśnienie, umożliwiając efektywną pracę turbiny bez dodatkowych, energochłonnych komponentów.
Co szczególnie istotne, badaczom udało się nie tylko stworzyć taki system, ale dodatkowo po raz pierwszy stabilnie generować w nim energię elektryczną. To ogromne wyzwanie techniczne, ponieważ ekstremalnie szybkie i niestabilne procesy spalania utrudniają przekazanie energii do turbiny. Nowy prototyp pracował już ponad pięć minut, co stanowi znaczący postęp w porównaniu z wcześniejszymi eksperymentami, które trwały zaledwie ułamki sekundy.
Turbina gazowa bez sprężarki powietrza i produkcja syntetycznych paliw przyjaznych dla środowiska
Technologia ta szczególnie dobrze współpracuje z wodorem, który dzięki swojej reaktywności umożliwia stabilne osiąganie wysokiego ciśnienia w komorze spalania. W przyszłości może to oznaczać powstanie lżejszych, tańszych i bardziej wydajnych układów wytwarzania energii, a nawet zastosowania w lotnictwie.
Równolegle – przy udziale przedstawicieli tej samej uczelni – rozwija się druga, równie istotna ścieżka transformacji energetycznej: produkcja paliw syntetycznych neutralnych klimatycznie. W ramach projektu Kopernikus P2X inżynierom udało się osiągnąć ważny kamień milowy w tej dziedzinie. Opracowali i przetestowali bowiem na skalę przemysłową technologię współelektrolizy, która pozwala w jednym procesie przekształcać dwutlenek węgla oraz parę wodną w gaz syntezowy, czyli mieszaninę wodoru i tlenku węgla. Jest to kluczowy etap produkcji syntetycznych paliw, które mogą zastąpić paliwa kopalne w sektorach trudnych do elektryfikacji, zwłaszcza w lotnictwie.
Nowe rozwiązanie znacząco upraszcza cały proces. Tradycyjnie produkcja gazu syntezowego wymagała kilku oddzielnych etapów, w tym osobnego wytwarzania wodoru. Dzięki nowemu podejściu możliwe jest połączenie tych kroków, co przekłada się na wyższą efektywność: nawet do około 85% energii elektrycznej może zostać odzyskane w postaci energii chemicznej w gazie syntezowym. W praktyce oznacza to możliwość produkcji paliw z wykorzystaniem jedynie CO₂, wody i energii odnawialnej. Takie paliwa mogą być stosowane w istniejącej infrastrukturze, co czyni je szczególnie atrakcyjnym rozwiązaniem dla branż, których nie da się łatwo zelektryfikować.
Źródło: SciTechDaily, FuelCellWorks
