Sebagai cara untuk menjaga pembangkit listrik tenaga gas alam kecil tetap beroperasi untuk mengantisipasi ekonomi hidrogen, Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (Pusat Dirgantara Jerman, atau DLR) dan Power Service Consulting (PSC) telah menguji cara turbin mikro untuk membakar hidrogen, gas, atau keduanya.
Sejalan dengan tujuan kami untuk mendekarbonisasi produksi energi, hidrogen hijau telah disarankan sebagai alternatif ramah iklim dibandingkan pembakaran gas alam. Tentu saja, saat ini kita tidak memiliki perekonomian hidrogen ramah lingkungan yang mampu mendukung hal-hal tersebut, dan mungkin perlu waktu bertahun-tahun sebelum hal tersebut bisa terwujud. Namun demikian, membangun pembangkit listrik baru memerlukan biaya yang sangat besar.
Menurut Peter Kutne, Kepala Departemen Turbin Gas di DLR Institute of Combustion Technology – yang sedang menyelidiki bagaimana hidrogen dapat digunakan dalam turbin gas sehingga dapat beroperasi dengan emisi yang jauh lebih rendah – “membangun pembangkit listrik turbin gas baru berkapasitas 15 megawatt membutuhkan waktu sekitar enam tahun dan biaya sekitar 30 juta euro (US$31 juta). Di sisi lain, perkuatan pabrik yang sudah ada hanya membutuhkan waktu satu setengah tahun dan biayanya sekitar sepersepuluh dari jumlah tersebut.”
Dengan mengingat hal ini, DLR dan PSC telah mendemonstrasikan apa yang diklaim sebagai retrofit pertama yang layak secara komersial dari turbin mikro gas komersial yang memungkinkannya beroperasi dengan bahan bakar hidrogen dan gas alam, sebagai cara untuk mempersiapkan hari ketika hidrogen ramah lingkungan menjadi lebih luas. tersedia.
Proyek Retrofit H2 menggunakan turbin mikro dengan keluaran sekitar 100 KW, sebagian karena rasio daya terhadap beratnya yang lebih baik. Mereka juga banyak digunakan untuk menghasilkan listrik di daerah terpencil, serta untuk aplikasi seperti listrik cadangan untuk rumah sakit: pemanas untuk hotel, kolam renang, dan hotel. Selain itu, turbin mikro dengan kapasitas keluaran sebesar ini dapat menggerakkan tempat-tempat seperti tempat pembuatan bir atau pabrik pengolahan limbah yang dapat menggunakan limbah metana sebagai bahan bakar.
Masalahnya adalah pembakaran hidrogen dalam turbin gas alam seperti memasukkan bensin ke dalam mesin diesel. Mereka hanyalah dua hewan yang berbeda dan hasilnya sangat tidak menyenangkan. Hidrogen terbakar jauh lebih panas daripada gas alam dan memiliki titik nyala yang jauh lebih rendah, sehingga dapat dengan mudah merusak ruang pembakaran turbin mikro dengan panas dan gelombang kejutnya.
DLR
Untuk mencegah hal ini, para insinyur mengembangkan pembakar dengan stabilisasi jet yang dioptimalkan untuk hidrogen. Berbeda dengan susunan biasanya, injektor udara dan bahan bakar dipasang dalam bentuk cincin yang menghasilkan aliran balik di dalam ruang yang mendorong gas buang kembali bercampur dengan campuran udara/bahan bakar baru. Hal ini menurunkan suhu, mengurangi emisi nitrogen, dan menstabilkan nyala api.
Selain itu, desain baru ini memungkinkan turbin mikro untuk membakar hidrogen, gas alam, atau campuran keduanya (sampai hidrogen hijau lebih mudah tersedia) berkat sistem kontrol dan teknologi keselamatan baru yang dapat disesuaikan. Sejauh ini sistem tersebut telah dijalankan di pabrik percontohan di Lampoldshausen dengan menggunakan hidrogen murni selama sekitar 100 jam.
“Reaktivitas kimia hidrogen yang tinggi merupakan tantangan tersendiri,” kata peneliti DLR Martina Hohloch. “Ia memiliki kecepatan nyala sekitar 10 kali lebih besar dari gas alam dan energi penyalaannya lebih rendah dengan faktor yang sama. Hal ini membuat pembakaran yang aman menjadi sulit. Saat mengembangkan pembakar, kami harus memastikan bahwa nyala api tidak akan menyala kembali ke nozel pembakar. dan merusaknya.”
“Kami sangat ingin melihat bagaimana kinerja turbin dengan sistem ruang bakar baru di luar lingkungan laboratorium,” lanjut Hohloch. “Pengujian telah menunjukkan bahwa kami dapat memulai dengan hidrogen murni tanpa masalah apa pun dan bahwa sistem mencapai rentang operasi penuh dari beban parsial hingga penuh. Pabrik percontohan kami menghasilkan output listrik penuh sebesar 100 kilowatt selama beberapa jam.”
Sumber: DLR
