Una turbina de hidrógeno de 34 megavatios comienza su funcionamiento de prueba en Lingen

La nueva unidad, que RWE y Kawasaki Heavy Industries (KHI) están probando juntas, está ubicada en el lugar de la actual central eléctrica de gas de Emsland. La tecnología ya ha sido probada en sistemas más pequeños y ahora se aplica por primera vez a esta clase de potencia industrial. La turbina de hidrógeno añade una opción técnica al sitio para convertir el hidrógeno renovable nuevamente en electricidad. La atención se centra en los diferentes modos de funcionamiento y condiciones de carga que pueden ser relevantes para las centrales eléctricas flexibles en un sistema eléctrico caracterizado por la energía eólica y solar. El comunicado de prensa de RWE sobre la operación de prueba clasifica el proyecto como parte de la futura seguridad del suministro eléctrico.

GET H2 Nukleus suministra la turbina de hidrógeno justo al lado

Para el funcionamiento de prueba, el hidrógeno procede de los electrolizadores del núcleo GET H2, que se encuentran directamente al lado de la turbina. En estas plantas, la electricidad procedente de energías renovables descompone el agua en hidrógeno y oxígeno. El gas producido se introduce como combustible en la turbina de gas y allí se utiliza para producir electricidad. La producción y el posterior uso de la fuente de energía se realizan en el mismo lugar que la central eléctrica. El suministro de combustible es una parte separada de la configuración experimental y no sólo un requisito externo para la prueba de la turbina.

La electrólisis convierte la energía eléctrica en energía enlazada químicamente, que luego puede usarse como combustible. La cantidad de electricidad necesaria para una determinada cantidad de hidrógeno depende, entre otras cosas, de la tecnología utilizada y de sus condiciones de funcionamiento. Un artículo anterior de FuW sobre la producción de hidrógeno altamente eficiente mediante electrólisis describe un enfoque técnico diferente para mejorar este paso previo. Lo decisivo para el proyecto Lingen es que el hidrógeno necesario se genere con electricidad procedente de energías renovables.

La proximidad espacial facilita que los socios prueben ambas partes de la cadena de proceso juntas en las mismas condiciones del sitio. Durante las pruebas operativas, se utiliza hidrógeno como combustible, mientras que los electrolizadores proporcionan la fuente de energía necesaria. Kawasaki utiliza el hidrógeno libre de CO2 procedente de las turbinas eólicas de RWE como fuente de combustible para los experimentos previstos. Esto significa que la conversión de electricidad con hidrógeno procedente de fuentes renovables se prueba en condiciones prácticas. Los socios examinan tanto la producción del gas como su uso en la central eléctrica.

RWE quiere utilizar la turbina para amortiguar los agujeros eólicos y solares

RWE clasifica el proyecto como parte de la futura seguridad del suministro eléctrico. Las turbinas eólicas y los sistemas solares producen diferentes cantidades de energía según el clima y la hora del día; Durante períodos más largos de baja generación, un sistema eléctrico necesita energía adicional disponible de manera confiable. Las plantas de energía flexibles deberían poder intervenir cuando las energías renovables no satisfagan la demanda. Una turbina de gas compatible con hidrógeno podría realizar esta tarea, siempre que haya combustible disponible y el sistema proporcione la potencia necesaria. La prueba de Lingen tiene como objetivo aclarar qué requisitos técnicos deben cumplirse.

La empresa también destaca su reciente éxito en la licitación de la Agencia Federal de Redes para centrales eléctricas flexibles. Por ello, RWE sitúa el experimento en el contexto del diseño de su propia central eléctrica. La adjudicación de la licitación demuestra que las capacidades de generación flexible desempeñan un papel cada vez más importante para la empresa. Las pruebas técnicas siguen siendo cruciales para la prueba de campo actual: la experiencia operativa debe mostrar cómo se puede utilizar la turbina en un sistema eléctrico con una producción eólica y solar altamente fluctuante.

Kawasaki prueba la combustión con cargas variables

En cuanto al combustible, la turbina de gas puede funcionar con gas natural, hidrógeno y cualquier proporción de mezcla de ambos gases. La prueba de campo durará varios meses. Durante este tiempo, RWE y Kawasaki están probando la producción de electricidad con hasta un 100% de hidrógeno, así como diferentes modos de funcionamiento y condiciones de carga. Lo fundamental es si el sistema de combustión permanece estable cuando cambia la composición y si la turbina puede responder a diferentes requisitos de rendimiento. Las pruebas tienen como objetivo registrar no sólo la flexibilidad del combustible, sino también el comportamiento del sistema en caso de variaciones de carga.

Según información propia, Kawasaki utiliza un quemador de difusión mediante el proceso húmedo. En este tipo de combustión se inyecta agua o vapor para reducir la formación de óxidos de nitrógeno. Al mismo tiempo, la humedad absorbe parte de la energía de la combustión, por lo que la eficiencia no se puede aumentar arbitrariamente. El método está destinado a permitir una combustión estable y facilitar el uso de diferentes proporciones de gas natural e hidrógeno. Kawasaki explica la estructura técnica y los objetivos de las pruebas en una comunicación conjunta con NEDO y RWE.

Durante la prueba de campo, los socios hacen algo más que comprobar si la turbina produce electricidad. Según Kawasaki, el sistema también debería cumplir los requisitos en materia de óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono. Además, en el programa de pruebas se incluyen la combustión estable, la durabilidad y el comportamiento operativo. Estas pruebas tienen como objetivo demostrar si el sistema no sólo funciona a corto plazo en las condiciones previstas, sino que también es adecuado para un uso repetido. Los resultados se utilizarán posteriormente para seguir desarrollando la tecnología de turbinas de gas.

Kawasaki llama a la máquina usada L30A. Fue producido en la planta de Akashi en Japón, ensamblado como un paquete de generación de energía por la filial europea Kawasaki Gas Turbine Europe GmbH e instalado en el sitio. RWE se encargó del diseño general de la central eléctrica de hidrógeno y de la instalación de los sistemas adicionales. Las tareas se distribuyen entre el fabricante de turbinas y la empresa energética que integra la nueva tecnología en la ubicación de la central eléctrica existente.

Cambiar la composición del combustible también puede ser económicamente relevante para los operadores. Motohiko Nishimura, presidente de Energy Solution & Marine Engineering Company de Kawasaki, dijo que la proporción de hidrógeno a gas natural se puede ajustar dependiendo de la disponibilidad y el costo del hidrógeno. Los socios quieren examinar el equilibrio entre eficiencia económica y compatibilidad medioambiental. Por lo tanto, la combinación real de combustibles puede depender de las cantidades disponibles y de los requisitos operativos.

Valerio ve la base para centrales eléctricas más grandes

Nikolaus Valerius, director general de RWE Generation, vincula el experimento con el desarrollo de sistemas más potentes compatibles con el hidrógeno. Según sus palabras, la nueva turbina proporcionará hasta diez veces más energía que las turbinas de hidrógeno anteriores. Según él, la experiencia operativa adquirida debería constituir la base técnica para sistemas aún más grandes. Valerius ve esto como un paso importante hacia una tecnología que podría suministrar electricidad de forma fiable a cientos de miles de hogares en el futuro. Este suministro representa una perspectiva de futuro para la empresa y no un resultado ya logrado en el centro de pruebas.

Además de la combustión en una turbina de gas, el hidrógeno también se puede convertir en electricidad en una pila de combustible. Un artículo anterior de FuW sobre una central eléctrica de hidrógeno doméstica describe un pequeño sistema que produce hidrógeno in situ y puede utilizarlo, entre otras cosas, en una pila de combustible. En Lingen, sin embargo, la atención se centra en la combustión en una turbina de gas. Ambos enfoques utilizan el hidrógeno como fuente de energía, pero dependen de diferentes procesos técnicos y escalas de aplicación.

Olaf Lies destaca la cooperación con Japón

En la inauguración estuvieron presentes el Primer Ministro de Baja Sajonia, Olaf Lies, y el Embajador japonés, Mitsuko Shino. También participaron representantes de Kawasaki Heavy Industries, NEDO y RWE; En total estuvieron presentes alrededor de 130 invitados del mundo de la política, la economía y los medios de comunicación. La composición del evento dejó claro que el proyecto se basa en la cooperación germano-japonesa. Para ambos países, el hidrógeno es un tema en el que las empresas, las organizaciones de investigación y de financiación gubernamental pueden acumular experiencia práctica de forma conjunta.

Lies situó el proyecto en el contexto de la tarea de conciliar la neutralidad climática y la seguridad del suministro. En su opinión, esto requiere la valentía de utilizar concreta y rápidamente las nuevas tecnologías en condiciones reales. Al mismo tiempo, calificó la colaboración entre Baja Sajonia y Japón como una parte importante del proyecto. También se refirió al valor añadido regional y a las perspectivas de una industria climáticamente neutra y con buenos empleos. Si estas esperanzas económicas se materializarán no es el tema de la prueba de turbinas en curso.

El proyecto de demostración fue financiado por NEDO como parte de un programa internacional para probar tecnologías japonesas para la descarbonización y la transición energética. La organización ha incluido el proyecto en su programa de 2021; La colaboración se basa en una colaboración de larga data con la organización alemana NOW. Kawasaki quiere incorporar los hallazgos al desarrollo de productos y acelerar el lanzamiento al mercado en Europa. NEDO, por su parte, pretende apoyar la difusión de la tecnología probada en el proyecto en el país y en el extranjero.

RWE Generation SE, generación de electricidad con hidrógeno: RWE y Kawasaki inician operaciones de prueba con una turbina de gas de 34 MW en Lingen

Kawasaki Heavy Industries, NEDO y RWE, 欧州初、ドイツで30MW級水素専焼ガスタービン発電設備が稼働します

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