I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology sono riusciti per la prima volta a generare elettricità con una turbina a gas a idrogeno senza compressore meccanico.
I ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno stabilito un record di durata con una nuova turbina a gas senza compressore. Il bruciatore, dotato di una rivoluzionaria tecnologia di combustione a guadagno di pressione, ha funzionato per 303 secondi. Questo risultato non solo supera il precedente record della NASA di 250 secondi, ma stabilisce anche nuovi standard per l’utilizzo dell’idrogeno nell’approvvigionamento energetico che, a differenza del gas naturale, può essere prodotto utilizzando fonti di energia rinnovabile.
I precedenti esperimenti con questo sistema potevano funzionare solo per brevi istanti prima che la camera di combustione si surriscaldasse e si guastasse. Ora il team del Karlsruhe Institute of Technology ha raggiunto un importante traguardo estendendo il tempo di funzionamento a oltre cinque minuti: “Questo è un passo importante verso un’energia a idrogeno altamente efficiente e flessibile per un sistema energetico senza combustibili fossili” spiega il professor Daniel Banuti, direttore dell’Istituto di Tecnologia e Sicurezza dell’Energia Termica (ITES).
Uno dei principali vantaggi di questo progetto è che elimina la necessità di comprimere l’aria prima dell’accensione. “Una turbina a gas convenzionale, come quelle utilizzate nelle centrali elettriche o sotto le ali degli aerei, consuma circa il 50% della sua energia per comprimere l’aria all’alta pressione necessaria per una combustione efficiente, energia che non è poi disponibile per la produzione di elettricità” spiega Banuti.
La combustione a pressione positiva sostituisce la compressione meccanica
La nuova turbina funziona utilizzando la combustione a pressione positiva. Le turbine a gas tradizionali si basano su compressori meccanici che consumano gran parte della loro potenza. Al contrario, questo sistema crea la pressione necessaria attraverso onde di detonazione all’interno della camera di combustione. Queste onde si formano da instabilità fluidodinamiche, dove i modelli di vortici e interazioni ondulatorie aumentano naturalmente la pressione senza parti in movimento. Questo approccio riduce le perdite di energia, semplifica il sistema e migliora l’efficienza complessiva.
Sebbene il sistema possa funzionare con diversi combustibili, l’idrogeno offre chiari vantaggi. La sua rapida velocità di reazione supporta aumenti di pressione stabili durante la combustione. Ciò lo rende particolarmente adatto per ottenere un‘elevata efficienza e potrebbe consentire la progettazione di turbine più leggere ed economiche sia per la generazione di elettricità che, potenzialmente, per applicazioni aeronautiche.
L’integrazione di una turbina con la camera di combustione per produrre elettricità introduce un’ulteriore complessità. “Si tratta di un’impresa estremamente difficile, poiché i processi di combustione rapidi e intensi all’interno della camera rendono problematico il trasferimento stabile di energia alla turbina. Siamo i primi ad aver messo in funzione con successo una turbina di questo tipo e ad aver generato elettricità nel processo”, afferma Banuti.
Il team di ricerca ha presentato la propria turbina a gas senza compressore alla Fiera di Hannover, che si terrà dal 20 al 24 aprile 2026.
Foto: Joachim Grune, KIT
