氫輪機正在成為一種很有前途的技術，能夠改變全球能源格局。這種型別的渦輪機使用氫氣作為燃料發電，代表了應對氣候變遷挑戰以及對清潔和可再生能源日益增長的需求的創新解決方案。
與化石燃料不同，氫能提供清潔燃燒 ，僅釋放水作為副產品，使其成為向低碳經濟過渡的關鍵參與者。
什麽是氫輪機？
氫 輪機是一種將氫氣的化學能轉化為機械能，然後透過發電機轉化為電能的裝置。 它的工作原理是氫氣與氧氣燃燒，在高壓和高溫下產生水蒸氣，然後驅動渦輪葉片，從而發電。該過程的特點是能夠以最小的排放產生能源，水蒸氣是唯一的直接副產品，與基於化石燃料的能源相比，它代表了一種清潔和永續的能源選擇。
什麽是氫輪機，它的用途是什麽？照片：胡安·迪亞哥·波羅
使用氫氣作為能源的想法並不新鮮，但近幾十年來，由於迫切需要找到化石燃料的永續替代品，氫氣在渦輪機發電中的套用勢頭強勁 。氫輪機的發展可以追溯到最早的氫氣燃燒實驗和理論，再到能夠高效和大規模使用氫氣渦輪機的先進技術的發展。
在早期階段，重點更多地放在基礎研究和了解氫的特性上，包括其潛在的高能效以及與其處理和燃燒相關的挑戰。隨著燃氣輪機技術的發展，人們對改裝這些機器以使用氫氣作為燃料的興趣也越來越大。氫氣的高燃燒率、廣泛的可燃性範圍以及燃燒過程中達到的高溫等技術挑戰要求對渦輪機設計和控制系統進行創新。
在21世紀，減少溫室瓦斯排放和提高 能源永續性 的壓力成為全球勢在必行，重大進展開始實作。加強了研究和開發，重點是提高氫輪機的效率，管理NOx（氮氧化物）排放，並調整現有的氫氣使用基礎設施。試點計畫和商業演示開始展示這項技術的可行性，不僅在環境效能方面，而且在 它與電網的整合以及提供可靠和靈活能源的能力 方面。
氫氣可以透過管道運輸，例如計劃在 2030 年之前在西班牙和法國之間營運的管道。
如今，氫輪機處於能源轉型的最前沿，受益於綠色氫氣（由可再生能源生產的氫氣）生產方面的創新以及儲存和分配技術的進步。隨著技術的不斷成熟和規模經濟開始降低成本，預計氫渦輪機將在全球實作永續、低碳能源未來的努力中發揮越來越重要的作用。
氫輪機的工作原理
它的執行雖然與傳統的天然氣渦輪機共享基本原理，但其特點是與使用氫氣作為燃料相關的獨特特性 。下面，我們將探討與天然氣輪機的工作原理、關鍵部件和根本區別。
正如我之前所說，氫渦輪機的執行原理是將氫的化學能轉化為機械能，然後轉化為電能。這個過程從氫氣和氧氣的混合物（通常來自空氣）開始，氫氣和氧氣被送入渦輪機的燃燒室。點燃時，這種可燃混合物以熱量的形式釋放大量能量，使瓦斯迅速膨脹，然後高速流過渦輪機葉片，推動其旋轉。這種旋轉運動被傳遞到發電機，發電機將機械能轉化為電能。
在 FLEX4p 計畫的這條推文中，我們有一個有助於理解它的動畫：
以下是氫氣渦輪機的關鍵部件
該計畫FLEX4p
本文中的圖片是FLEX4p計畫的圖片， 該計畫 代表了旨在推進氫渦輪機技術的創新和戰略舉措，強調了歐盟和瑞士對向更清潔和更永續的能源轉型的承諾。該計畫旨在開發和展示一種可以在 100% 氫氣上高效執行的燃氣輪機的可行性，這標誌著大規模發電脫碳道路上的一個裏程碑。
FLEX4p計畫的主要目標是證明燃氣輪機可以在高達 100% 的氫混合物下靈活執行，從而提供可行且永續的能源解決方案，可以整合到現有基礎設施中。該計畫旨在克服與氫氣燃燒相關的技術挑戰，包括高溫和燃燒速率的管理，以及我之前提到的氮氧化物 （NOx） 等有害排放的最小化。
氫不是能源，而是必須首先生產和儲存的載體。照片：J.Roballo - iStock J.Roballo - iStock
為了實作其雄心勃勃的目標，FLEX4p計畫涉及多個關鍵階段，包括：
在這個計畫中，我們有GT36渦輪機，這是義大利Ansaldo Energia的一項創新，已在德國投入使用，完全使用100%氫氣。該渦輪機屬於H級，以其復雜性和實作極高執行效率和溫度的能力而著稱。
GT36 能夠產生超過 560 MW 的電力，能夠為大約 500,000 戶家庭供電。他們之所以能做到這一點，要歸功於其燃燒室的設計，該燃燒室整合了兩個互補的系統，以實作高工作溫度，同時將排放保持在最低限度，而無需稀釋劑。
該渦輪機還被證明能夠從天然氣平穩過渡到綠色氫氣，從而展示了能源轉型的關鍵操作多功能性，並代表了歐洲應對氣候變遷的努力向前邁出的重要一步。
到目前為止，Ansaldo安裝的渦輪機可以使用含有高達40%氫氣的混合物執行。 FLEX4p該計畫的資金為870萬歐元，旨在在未來三年內完成一項完全不使用碳氫化合物並僅依靠氫氣執行的技術的開發。
參照：
本文轉譯來自原文：Turbinas de hidrógeno: qué son, para qué sirven y por qué son clave para el medio ambiente (muyinteresante.com)
