ENGINEERINGNET.BE - De waterstofgasturbines die nu op de markt zijn, draaien nog niet volledig op waterstof. Ook wordt in de gasturbines waarmee de industrie nu werkt, vooral nog aardgas gestookt.
“Daar willen wij met het HELIOS-project verandering in brengen”, aldus onderzoeker Roy Hermanns van TU Eindhoven. “Er is wereldwijd nu een enorme race gaande om de eerste werkende én 100% waterstof-gestookte gasturbine te maken.”
Een van de grootste uitdagingen voor het project is om een stabiele vlam te maken in de brander. Door de snelheid van de verbranding van waterstof worden bepaalde eigenschappen van een vlam lastiger te controleren. Bijvoorbeeld vlamterugslag, waarbij de vlam niet gelijkmatig brandt maar met horten en stoten.
Hermanns: “Door het toevoegen van waterstof zal de verbrandingssnelheid in de vlam significant hoger zijn. Daarnaast speelt de diffusie van waterstof een grote rol dicht tegen wanden van de verbrandingskamer. Dit betekent dat waterstof, omdat die lichter en sneller is dan andere gassen, zich op bepaalde plekken kan ophopen in de buurt van de brander in de gasturbine.”
“Aan de wanden van de kamer waarin de brander zit, zijn de gassnelheden ook erg laag. Beide effecten zorgen ervoor dat vlamterugslag in die gebieden een risico vormt dat vermeden moet worden. Door de hoge verbrandingssnelheid is de tijd om te reageren en in te grijpen voor een operator erg kort. Dat betekent dat we hier dus in de ontwerpfase al over na moeten denken.”
Ook kunnen er stikstofverbindingen ontstaan bij waterstofbranders. Die kunnen via uitlaatgassen in de lucht terechtkomen en neerslaan in de natuur, wat ongunstig is voor het milieu. De vlam laten branden op de perfecte snelheid en controleerbare condities is dus van groot belang.
Partner Thomassen Energy gaat de proefmodellen bouwen en de turbineonderdelen ontwerpen en maken, op basis van de kennis die vanuit TU Eindhoven en TU Delft wordt gedeeld.
Het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt bezit een testopstelling om gasturbineverbrandingssystemen voor luchtvaart- en industriële toepassingen onder realistische omstandigheden en hoge druk te testen.
Hermanns: “Dit is een van de weinige labs ter wereld, waar deze specifieke gasturbinecondities getest én goed doorgemeten kunnen worden.”
Het Italiaanse Centro Combustione Ambiente biedt vergelijkbare faciliteiten op lage druk. Ook zijn zij gespecialiseerd in het meten van het klapperen van de vlam of luchtdrukverschillen die door verbranding wordt veroorzaakt.
Het Europese Clean Hydrogen Partnership heeft dit project gehonoreerd met bijna vier miljoen euro.
