Inginerii chinezi au pus în operare prima turbină de gaz din lume cu 100% hidrogen pentru producţia de electricitate, dar cifrele de randament sunt neclare

În ultimii ani, mai multe echipe de ingineri şi companii din lume muncesc intens la pregătirea turbinelor de gaz, care să poată accepta hidrogen în locul gazului metan obişnuit, dar asigurând în mod similar producţia de electricitate şi căldură ca efect advers, aşa cum se întâmplă la multe centrale din lume. La prima vedere, lucrurile pot părea relativ simple, pentru că gazul ar putea fi înlocuit cu hidrogenul cu ajustări minime, dar în viaţa reală există o mulţime de provocări şi efecte adverse care trebuie evitate. Iar inginerii chinezi au anunţat acum punerea în operare a primei turbine de gaz din lume care funcţionează cu 100% hidrogen şi produce electricitate, numită Jupiter I.

Pentru mulţi dintre noi prima întrebare ar fi dacă nu cumva deja există asemenea turbine de hidrogen în lume, mai ales că subiectul lor a fost menţionat în articole. Însă adevărul e că în lume există mai multe turbine de gaz ce pot folosi amestec de gaz şi hidrogen, dar nu şi hidrogen curat. Siemens, spre exemplu, e una din companiile cele mai avansate în această tehnologie şi are turbine de serie ce pot accepta până la 50% de hidrogen în amestecul de combustie, dar celelalte 50% trebuie să fie metan. GE Vernova, un alt producător avansat, are modele cu cotă mai mică de hidrogen. Însă ambele companii lucrează la dezvoltarea turbinelor cu 100% hidrogen.

Siemens chiar a adaptat un model curent şi a creat un prototip, primul în lume, pe care l-a instalat anul trecut la fabrica Saillat-sur-Vienne din Franţa, specializată în producţie de ambalaje de hârtie, inclusiv hârtie reciclată. Rolul acelei turbine e unul care să genereze căldură în primul rând, la o putere de 20 MW, şi electricitatea e un rol secundar, puterea generată fiind de 12 MW. E o turbină funcţională, dar statutul ei e unul de prototip experimental.

Şi, chiar dacă aceste tehnologii sunt încă în dezvoltare, Germania planifică deja construcţia de termocentrale care să le cuprindă, iar între timp alte start-up-uri propun diverse variaţii de tehnologii de folosire a hidrogenului prin ardere, precum cel susţinut de Bill Gates, numit Modern Hydrogen.

Inginerii chinezi, însă, spun că dezvoltarea turbinei a fost foarte complicată pentru ei, pentru că emisiile de la arderea hidrogenului sunt foarte mari, mai ales sub formă de NOx, dacă se face o simplă schimbare de combustibil într-o turbină obişnuită. Temperatura de combustie, precizia, uniformitatea de distribuţie a hidrogenului în zonele de ardere, sunt mult mai importante decât la gaz, sunt chinezii, şi variaţiile care pot duce la un rezultat nedorit sunt mult mai mici decât la gaz.

Foto: Construcţia turbinei Simenes SGT-400, adaptată în Franţa pentru hidrogen

Astfel, ei au creat mecanisme de control continuu a amestecului şi temperaturii de combustie pentru noua turbină, pentru a se asigura de lipsa emisiilor nocive, iar aceste mecanisme constituie cel mai valoros element de proprietate intelectuală a noii turbine. Noua turbină Jupiter I a fost creată de o echipă de ingineri de la Mingyang Smart Energy, aceeaşi companie care produce turbine eoliene imense în China.

Prin noua turbină, ei propun ca centralele de producţie a electricităţii pe bază de hidrogen să fie localizate direct lângă parcurile solare gigantice din China, inclusiv cele localizate în deşert. Excesul de energie în orele de supraproducţie ar fi transformat în hidrogen prin instalaţii de electroliză, iar hidrogenul ar fi stocat direct local, pentru o perioadă scurtă, evitându-se astfel complicaţiile logistice pentru transportul acestuia şi stocare criogenică pentru transport. Fiind vorba de centrale în deşert, unde nu există limitări de spaţiu, stocarea poate avea loc într-o formă mai puţin energofagă, de exemplu gazoasă. Iar la orele de seară, turbinele cu hidrogen ar intra în acţiune şi parcul ar continua să furnizeze electricitate.

Desigur, marea întrebare este de ce ar exista o asemenea centrală cu turbine de hidrogen şi nu o centrală de baterii, care să facă acelaşi lucru cu pierderi mai mici în stocare, faţă de conversia electricităţii în hidrogen şi apoi reconvertirea ei în electricitate. Chinezi nu au deocamdată un răspuns direct şi clar, decât cel că asemenea centrale cu hidrogen ar putea asigura mai multe ore de livrate a electricităţii, nu doar obişnuitele 2-4 ore la centralele cu baterii, şi ar putea asigura variaţia necesară pentru orele de consum maxim şi cel minim, eliminând necesitatea unei mari părţi din termocentralele actuale.

Noua turbină cu gaz are o construcţie foarte interesantă, cu 10 camere, poziţionate radial, iar puterea electrică, livrată de turbină, e de 30 MW. În momentul punerii în operare ea funcţiona la 1.162 rpm şi consuma 443,45 tone de hidrogen pe oră! E o cantitate uriaşă de hidrogen care trebui pompată într-o singură asemenea turbină de 30 MW, iar aici apar inevitabil primele întrebări despre randamentul, despre logica aceste turbine şi despre corectitudinea acestei cifre.

Ştim că în prezent cele mai eficiente instalaţii de scară mare produc 1 kg de hidrogen din 52,5 kWh de electricitate. Asta înseamnă că pentru o tonă de hidrogen e nevoie de 52,5 MWh de electricitate. Cantitatea necesară de 443,45 tone pentru o oră de funcţionare a turbinei ar trebui să fie produsă din 443,45 x 52,5 MWh, ceea ce rezultă în 23.821,13 MWh, sau 23,82 GWh. Deci, pentru a obţine 30 MWh de electricitate produsă din acea turbină ar trebui întâi să se consume 23.821 MWh de electricitate, pentru a produce acel hidrogen? Asta ar însemna un randament total de 0,1%, ceea ce e absurd chiar şi pentru un proiect demonstrativ. Prin urmare, suntem convinşi că acea cifră de pe ecranul de mai sus e una greşită.

Foto: Instalaţii de producţie a hidrogenului

E oare posibil ca turbina să consume 443,45 kg pe oră, nu tone? Nu, nici asta nu pare a fi o cifră corectă, întrucât pentru producţia a 443 kg s-ar consuma 23,82 MWh de electricitate, şi n-ar fi posibil să avem un randament de peste 100% la producţia finală de electricitate. Deci, cel mai probabil e o unitate volumetrică, la o anumită presiune a hidrogenului, iar randamentul real rămâne necunoscut, deoarece cei de la Mingyang nu publică deocamdată alte date, iar din jurnaliştii care au fost prezenţi la punerea în operare a turbinei şi au scris apoi despre asta nimeni nu s-a încumetat să facă un calcul mai profund pentru a verifica aceste cifre de randament, ci doar s-au minunat de cele 443 de tone de hidrogen pe oră, care ar fi consumate de turbină, fără a se gândi că nici măcar un parc fotovoltaic uriaş de 1 GW nu produce atâta electricitate într-o zi pentru a asigura atât de mult hidrogen, cât ar avea nevoie turbina într-o singură oră. Deci, în lipsa unor date clare, verificabile şi pe care să se poată miza, putem pune şi această turbină deocamdată în categoria lansărilor chineze interesante, dar un pic dubioase şi înceţoşate în datele lor, care lasă o puternică doză de îndoială până la dovezi şi cifre suplimentare.