Hidrojenin doğal gaz ve gazyağı yerine optimum şekilde kullanılabilmesi için yanma sırasındaki davranışının daha iyi bilinmesi gerekir. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki (DLR) mühendisler, tabiri caizse, anahtar deliğinden yanma odasına bakmanıza izin veren yeni bir ölçüm tekniği geliştirdi ve test etti.
Politikacılar, iklim hedeflerinde enerji sisteminin dönüştürülmesi için bir zaman çerçevesi belirlediler. Bilim, gerekli teknolojileri zamanında kullanılabilir hale getirmek için çalışıyor. İklim-nötr hidrojen yakmanın güvenli bir şekilde uygulanması için gerekli olan enerji ve havacılıkta yanma odası bileşenlerinin teknolojik gelişimi, destekleyici teşhis yöntemlerini gerektirir. Özellikle gerçek, tam boyutlu türbin bileşenlerinin son derece maliyetli yüksek basınçlı yanma odası testleri durumunda, yanma sırasında alevin davranışını analiz etmek için uygun optik ölçüm teknikleri şimdiye kadar eksik olmuştur. Bilimsel laboratuvar kurulumlarının aksine, test tezgahlarında gözleme erişim ciddi şekilde kısıtlanmıştır. Bu nedenle endoskopik bir çözüm bulunması gerekiyordu.
Bir hidrojen alevinin ısı salımının ilk sonda görüntüsü
Test sonuçları, sabit gaz türbinlerinde hidrojen yanmasını optimize etmek için kullanılır.
Endoskopik sondanın geliştirilmesi, DLR Tahrik Teknolojisi Enstitüsü’nün Motor Ölçüm Teknolojisi bölümü tarafından gerçekleştirildi. Departman, yüksek basınçlar ve yüksek sıcaklıklar gibi olumsuz koşullar altında yüksek hassasiyetli ölçüm teknolojisinde uzun yıllara dayanan bir uzmanlığa sahiptir.
DLR Technology Transfer tarafından desteklenen “Keyhole” projesinde optik prob, yanma odasının zorlu ortamında hayatta kalabilmesi için şirket içinde geliştirilen bir soğutucu ile korunuyor.
Proje yöneticisi Dr. Guido Stockhausen, “UV endoskopu aracılığıyla, nihayet uzamsal hidrojen alev yapılarını gözlemleyebilir ve böylece endüstriyel ortağa ek bilgiler sağlayabiliriz. Bu, yanma odası bileşenlerinin gelecekteki tasarımı için karmaşık tasarım sürecini hızlandırıyor” diyor. .
Görünmez Alev
Doğal gaz veya gazyağı alevinin aksine hidrojen alevi renksiz olduğundan, reaksiyon bölgesi ultraviyole (UV) spektral aralığında gözlenmelidir. Bu, endoskopun optik elemanları için özel bir zorluktur. İki yıllık geliştirme sürecinin ardından, endüstriyel ortak Thomassen Energy ile işbirliği içinde geliştirilen UV sensörü artık ilk kez Köln’deki yüksek basınçlı yanma odası test standı HBK-2’de gerçekçi bir test ortamında kullanılabilir.
Prototipin geliştirilen tüm fonksiyonları, sıcak gaz ve yüksek basınç ortamında zarar görmeden başarılı bir şekilde gösterildi. Brülöre yakın görüş açısı, ilk kez çeşitli çalışma aşamaları sırasında alevin konumu hakkında mekansal bilgi elde etmeyi mümkün kıldı. Test sonuçları, sabit gaz türbinlerinde hidrojen yanmasını optimize etmek için kullanılır.
hidrojen ve amonyak
Bir sonraki adımda, bu deney için özel olarak inşa edilmiş bir NH3 deposundan alınan amonyak, hidrojen ile karıştırılarak yanma üzerindeki etkisi gözlemlendi. Amonyak, nitrojen ve hidrojen moleküllerinden oluşur, ancak depolanması ve taşınması saf hidrojenden çok daha kolaydır. Gelecekte amonyak, hidrojen ekonomisine geçiş sırasında yenilenebilir enerjiler tarafından üretilen elektrik için geçici bir depolama tesisi görevi görebilir.
Politikacılar, iklim hedeflerinde enerji sisteminin dönüştürülmesi için bir zaman çerçevesi belirlediler. Bilim, gerekli teknolojileri zamanında kullanılabilir hale getirmek için çalışıyor. İklim-nötr hidrojen yakmanın güvenli bir şekilde uygulanması için gerekli olan enerji ve havacılıkta yanma odası bileşenlerinin teknolojik gelişimi, destekleyici teşhis yöntemlerini gerektirir. Özellikle gerçek, tam boyutlu türbin bileşenlerinin son derece maliyetli yüksek basınçlı yanma odası testleri durumunda, yanma sırasında alevin davranışını analiz etmek için uygun optik ölçüm teknikleri şimdiye kadar eksik olmuştur. Bilimsel laboratuvar kurulumlarının aksine, test tezgahlarında gözleme erişim ciddi şekilde kısıtlanmıştır. Bu nedenle endoskopik bir çözüm bulunması gerekiyordu.
Bir hidrojen alevinin ısı salımının ilk sonda görüntüsü
Test sonuçları, sabit gaz türbinlerinde hidrojen yanmasını optimize etmek için kullanılır.
Endoskopik sondanın geliştirilmesi, DLR Tahrik Teknolojisi Enstitüsü’nün Motor Ölçüm Teknolojisi bölümü tarafından gerçekleştirildi. Departman, yüksek basınçlar ve yüksek sıcaklıklar gibi olumsuz koşullar altında yüksek hassasiyetli ölçüm teknolojisinde uzun yıllara dayanan bir uzmanlığa sahiptir.
DLR Technology Transfer tarafından desteklenen “Keyhole” projesinde optik prob, yanma odasının zorlu ortamında hayatta kalabilmesi için şirket içinde geliştirilen bir soğutucu ile korunuyor.
Proje yöneticisi Dr. Guido Stockhausen, “UV endoskopu aracılığıyla, nihayet uzamsal hidrojen alev yapılarını gözlemleyebilir ve böylece endüstriyel ortağa ek bilgiler sağlayabiliriz. Bu, yanma odası bileşenlerinin gelecekteki tasarımı için karmaşık tasarım sürecini hızlandırıyor” diyor. .
Görünmez Alev
Doğal gaz veya gazyağı alevinin aksine hidrojen alevi renksiz olduğundan, reaksiyon bölgesi ultraviyole (UV) spektral aralığında gözlenmelidir. Bu, endoskopun optik elemanları için özel bir zorluktur. İki yıllık geliştirme sürecinin ardından, endüstriyel ortak Thomassen Energy ile işbirliği içinde geliştirilen UV sensörü artık ilk kez Köln’deki yüksek basınçlı yanma odası test standı HBK-2’de gerçekçi bir test ortamında kullanılabilir.
Prototipin geliştirilen tüm fonksiyonları, sıcak gaz ve yüksek basınç ortamında zarar görmeden başarılı bir şekilde gösterildi. Brülöre yakın görüş açısı, ilk kez çeşitli çalışma aşamaları sırasında alevin konumu hakkında mekansal bilgi elde etmeyi mümkün kıldı. Test sonuçları, sabit gaz türbinlerinde hidrojen yanmasını optimize etmek için kullanılır.
hidrojen ve amonyak
Bir sonraki adımda, bu deney için özel olarak inşa edilmiş bir NH3 deposundan alınan amonyak, hidrojen ile karıştırılarak yanma üzerindeki etkisi gözlemlendi. Amonyak, nitrojen ve hidrojen moleküllerinden oluşur, ancak depolanması ve taşınması saf hidrojenden çok daha kolaydır. Gelecekte amonyak, hidrojen ekonomisine geçiş sırasında yenilenebilir enerjiler tarafından üretilen elektrik için geçici bir depolama tesisi görevi görebilir.