Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) ortak projede araştırma yürütüyor HYFLEXPOWER (HYolarak ilaçlar ESNEKTamamen yenilenebilir bir Avrupa için verimli enerji depolama GÜÇ sistem) ortaklarla birlikte endüstriyel ölçekli bir elektrik-hidrojen çevrim tesisi için bir hidrojen gaz türbini üzerinde. İlk kez bu boyutta planlanan tesis ile proje ekibi, enerji dönüşümü için hidrojen teknolojisinin endüstriyel olarak kullanılabileceğini ve rekabetçi olduğunu göstermek istiyor.
Elektrik-hidrojen çevrim sistemleri ile yenilenebilir enerjilerden güvenilir ve kontrollü elektrik üretimi mümkündür. Hava çok rüzgarlı veya güneşli olduğunda, rüzgar türbinleri veya güneş sistemleri genellikle gerekenden daha fazla elektrik üretir. Bununla, hidrojen elektroliz yoluyla elde edilebilir ve geçici olarak depolanabilir. Zayıf rüzgarlarda, bulutlu havalarda veya geceleri depolanan hidrojen, gaz türbinleri ve jeneratörler kullanılarak tekrar elektriğe dönüştürülür. Bu şekilde, pik yükler kapatılabilir veya elektrik şebekesi dengelenebilir.
Araştırmacılar gaz türbinlerini hidrojenle çalışacak şekilde dönüştürüyor
Ortak projede araştırmacılar, Siemens Power and Gas’ın gaz türbinini yüzde 100’e kadar hidrojen gazıyla 12 megavatlık bir pilot tesiste çalıştırmak istiyorlar. Bunu yapmak için proje ekibinin yanma odasının hava soğutmasını optimize etmesi gerekiyor. Bununla birlikte, hava akışı hazne duvarlarını ne kadar çok soğutursa, türbinin verimi o kadar düşük olur. Amaç, mümkün olan en düşük hava akışı ile izin verilen malzeme sıcaklıklarını aşmamaktır. DLR Yanma Teknolojisi Enstitüsü uzmanları, lazer ölçüm teknolojisi alanındaki uzun yıllara dayanan uzmanlıklarını masaya getiriyor. Bilim adamları, Duisburg-Essen Üniversitesi ve Lund Üniversitesi ile birlikte, bir lazer fosforesans işlemi kullanarak türbin yanma odasının iç duvarındaki sıcaklık dağılımını araştırıyorlar.
Lazer kullanarak hidrojen gazı türbinlerinde sıcaklık ölçümü
Bu optik ölçüm tekniği ile yanma odasının içi fosforlu bir seramikle kaplanır ve kısa lazer darbeleriyle ışınlanır. “Her lazer darbesinden sonra, seramik tabaka belli bir süre parlamaya devam ediyor. Bu fosforesansın süresi sıcaklığa bağlıdır, yanma odası duvarının sıcak bölgeleri daha soğuk bölgelere göre daha kısa süre parlar. Projenin bu bölümünü yöneten DLR Yanma Teknolojisi Enstitüsü’nden Dr. Patrick Nau, aydınlatma süresini ölçerek sıcaklığı yaklaşık on derecelik bir doğrulukla belirleyebiliyoruz” diye açıklıyor.
Bir zorluk, lazer ışınının yanma odasına optik erişimidir. Bu nedenle araştırmacılar, iç kısımdaki ayrı noktalardaki ölçümler için lazer ışınını hazneye yönlendirmek ve fosforesans parlamasını sağlamak için cam elyaflı bir prob kullanıyor. Nau, “Bir sonraki adımda, bize yanma odası duvarındaki uzamsal sıcaklık dağılımını gösterecek bir görüntüleme süreci kurmayı planlıyoruz” diye açıklıyor. Bunu yapmak için, DLR bilim adamları, oda duvarının fosforesansını bir kamerada görüntüleyen bir cam elyaf demeti kullanmak istiyorlar.
Avrupa Birliği, araştırma ve yenilik için AB finansman programı olan Horizon 2020’nin bir parçası olarak HYFLEXPOWER projesini finanse ediyor. Diğer proje ortakları, Engie Solutions, Centrax ve Arttic şirketlerinin yanı sıra University College London ve Atina Ulusal Teknik Üniversitesi’dir.
Elektrik-hidrojen çevrim sistemleri ile yenilenebilir enerjilerden güvenilir ve kontrollü elektrik üretimi mümkündür. Hava çok rüzgarlı veya güneşli olduğunda, rüzgar türbinleri veya güneş sistemleri genellikle gerekenden daha fazla elektrik üretir. Bununla, hidrojen elektroliz yoluyla elde edilebilir ve geçici olarak depolanabilir. Zayıf rüzgarlarda, bulutlu havalarda veya geceleri depolanan hidrojen, gaz türbinleri ve jeneratörler kullanılarak tekrar elektriğe dönüştürülür. Bu şekilde, pik yükler kapatılabilir veya elektrik şebekesi dengelenebilir.
Araştırmacılar gaz türbinlerini hidrojenle çalışacak şekilde dönüştürüyor
Ortak projede araştırmacılar, Siemens Power and Gas’ın gaz türbinini yüzde 100’e kadar hidrojen gazıyla 12 megavatlık bir pilot tesiste çalıştırmak istiyorlar. Bunu yapmak için proje ekibinin yanma odasının hava soğutmasını optimize etmesi gerekiyor. Bununla birlikte, hava akışı hazne duvarlarını ne kadar çok soğutursa, türbinin verimi o kadar düşük olur. Amaç, mümkün olan en düşük hava akışı ile izin verilen malzeme sıcaklıklarını aşmamaktır. DLR Yanma Teknolojisi Enstitüsü uzmanları, lazer ölçüm teknolojisi alanındaki uzun yıllara dayanan uzmanlıklarını masaya getiriyor. Bilim adamları, Duisburg-Essen Üniversitesi ve Lund Üniversitesi ile birlikte, bir lazer fosforesans işlemi kullanarak türbin yanma odasının iç duvarındaki sıcaklık dağılımını araştırıyorlar.
Lazer kullanarak hidrojen gazı türbinlerinde sıcaklık ölçümü
Bu optik ölçüm tekniği ile yanma odasının içi fosforlu bir seramikle kaplanır ve kısa lazer darbeleriyle ışınlanır. “Her lazer darbesinden sonra, seramik tabaka belli bir süre parlamaya devam ediyor. Bu fosforesansın süresi sıcaklığa bağlıdır, yanma odası duvarının sıcak bölgeleri daha soğuk bölgelere göre daha kısa süre parlar. Projenin bu bölümünü yöneten DLR Yanma Teknolojisi Enstitüsü’nden Dr. Patrick Nau, aydınlatma süresini ölçerek sıcaklığı yaklaşık on derecelik bir doğrulukla belirleyebiliyoruz” diye açıklıyor.
Bir zorluk, lazer ışınının yanma odasına optik erişimidir. Bu nedenle araştırmacılar, iç kısımdaki ayrı noktalardaki ölçümler için lazer ışınını hazneye yönlendirmek ve fosforesans parlamasını sağlamak için cam elyaflı bir prob kullanıyor. Nau, “Bir sonraki adımda, bize yanma odası duvarındaki uzamsal sıcaklık dağılımını gösterecek bir görüntüleme süreci kurmayı planlıyoruz” diye açıklıyor. Bunu yapmak için, DLR bilim adamları, oda duvarının fosforesansını bir kamerada görüntüleyen bir cam elyaf demeti kullanmak istiyorlar.
Avrupa Birliği, araştırma ve yenilik için AB finansman programı olan Horizon 2020’nin bir parçası olarak HYFLEXPOWER projesini finanse ediyor. Diğer proje ortakları, Engie Solutions, Centrax ve Arttic şirketlerinin yanı sıra University College London ve Atina Ulusal Teknik Üniversitesi’dir.