Ten ostatni dotyczy czasu nieprzerwanej pracy tego typu urządzenia. Badacze podkreślają, że technologia, z jaką działają, może w przyszłości pozwolić na budowę prostszych, wydajniejszych i bardziej ekologicznych elektrowni. Klasyczne turbiny gazowe wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej działają dzięki sprężaniu powietrza przed procesem spalania paliwa. To właśnie sprężarka jest jednym z najbardziej skomplikowanych i energochłonnych elementów całego układu. W tradycyjnych konstrukcjach nawet połowa energii wytwarzanej przez turbinę jest zużywana na napęd samej sprężarki, co ogranicza sprawność całego systemu.
Czytaj też: Druk 4D wchodzi do energetyki. Tak wygląda produkcja, która oszukuje geometrię
Niemieccy inżynierowie postanowili całkowicie wyeliminować ten element. Zamiast mechanicznego sprężania powietrza wykorzystali zjawisko spalania ze wzrostem ciśnienia, znane również jako spalanie detonacyjne. W komorze spalania powstają kontrolowane fale detonacyjne, które samoczynnie zwiększają ciśnienie gazów. Dzięki temu turbina może pracować bez klasycznej sprężarki, zachowując jednocześnie odpowiednie parametry do napędzania generatora energii elektrycznej.
Najnowsze testy zakończyły się pełnym sukcesem. Prototyp pracował nieprzerwanie przez 303 sekundy, ustanawiając nowy rekord dla tego typu konstrukcji. Tym samym niemiecki zespół pobił wcześniejsze osiągnięcie NASA, której eksperymentalny system utrzymywał stabilną pracę przez około 250 sekund. Jeszcze ważniejsze od samego rekordu okazało się jednak to, że podczas testów udało się po raz pierwszy wytworzyć energię elektryczną z wykorzystaniem bezsprężarkowej turbiny wodorowej.
Sami zainteresowani przyznają, że wydłużenie czasu pracy nie było jedynie próbą ustanowienia rekordu. We wcześniejszych eksperymentach podobne układy potrafiły funkcjonować jedynie przez ułamki sekund lub maksymalnie kilkadziesiąt sekund, ponieważ ekstremalne temperatury prowadziły do szybkiego przegrzewania elementów komory spalania. Opracowanie materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych pozwalających utrzymać stabilną pracę przez ponad pięć minut stanowi istotny krok w kierunku praktycznego wykorzystania tej technologii.
Na pierwszy plan w kontekście dyskusji o tej technologii wysuwa się potencjalnie wyższa sprawność energetyczna. Ponieważ taki układ nie wymaga mechanicznego sprężania powietrza, większa część energii uzyskanej ze spalania wodoru może zostać zamieniona na energię elektryczną. Jednocześnie sama konstrukcja turbiny jest prostsza, co w przyszłości może przełożyć się na niższe koszty produkcji, eksploatacji oraz serwisowania.
Czytaj też: Naukowcy stworzyli niezwykły silnik. Jednocześnie wytwarza energię i chłodzi otoczenie
Nie bez znaczenia pozostaje aspekt środowiskowy. Wodór służący jako paliwo nie zawiera węgla, dlatego podczas jego spalania nie powstaje dwutlenek węgla. Jeśli dodatkowo będzie produkowany z wykorzystaniem energii pochodzącej z odnawialnych źródeł, cała technologia może stać się jednym z elementów transformacji energetycznej prowadzącej do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.
Naukowcy zaznaczają jednak, że do komercyjnego wykorzystania rozwiązania wciąż pozostaje jeszcze długa droga. Obecny prototyp ma charakter eksperymentalny i wymaga dalszych prac nad zwiększeniem trwałości, niezawodności oraz skali działania. Kolejne etapy badań będą koncentrować się między innymi na wydłużeniu czasu pracy urządzenia oraz sprawdzeniu, jak technologia zachowuje się podczas długotrwałej eksploatacji.
Źródło: KIT
