FLEX4H2

Flexibility for Hydrogen

Der Betrieb von Gasturbinen mit H₂-Gas anstelle von Erdgas und anderen fossilen Brennstoffen wird die CO₂-freie Stromerzeugung unterstützen. Im Rahmen des von der EU geförderten Projektes FLEX4H2 wird eine eigene Verbrennungstechnologie, die sogenannte sequenzielle Verbrennung mit konstantem Druck (CPSC), weiterentwickelt, die ein enormes Potenzial für einen stabilen, sauberen Betrieb unter Verwendung von mit Erdgas gemischtem H₂ in jeder beliebigen Konzentration (bis zu 100 %) aufweist. Die CPSC-Technologie wird in der von Ansaldo Energia entwickelten Gasturbine GT36 der H-Klasse eingesetzt. Im Rahmen des Projektes wird die Technologie durch die Kombination von Berechnungs- und Analysemethoden mit experimentellen Testkampagnen optimiert, wobei der Betrieb der Brennkammer mit H₂-Konzentrationen von 70 %, 90 % und 100 % bis zu vollen Gasturbinenbetriebsbedingungen (TRL6) demonstriert wird.

Das Projekt zielt darauf ab, die technologischen Grenzen für die emissionsarme Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff für moderne Gasturbinen bei hohen Brenntemperaturen und Drücken über den aktuellen Stand der Technik hinaus zu verschieben. Dies soll unter Beibehaltung einer hohen Motorleistung, eines hohen Wirkungsgrades sowie einer hohen Kraftstoff- und Lastflexibilität ohne Verdünnungsmittel erreicht werden. Gleichzeitig werden alle Emissionsziele der strategischen Forschungs- und Innovationsagenda (SRIA) des Clean Hydrogen JU erreicht.

Das Konzept basiert auf einer patentrechtlich geschützten Verbrennungstechnologie, der sogenannten sequenziellen Verbrennung mit konstantem Druck (CPSC), die bereits in der GT36-Gasturbine der H-Klasse (760 MW im kombinierten Zyklus) eingesetzt wird. Das CPSC-Konzept, das auf einem einzigartigen längsgestuften Verbrennungssystem basiert, bietet die beste Brennstoffflexibilität und hat das größte Potenzial, das Projektziel zu erreichen – nämlich der Nachweis eines stabilen und sauberen Brennkammerbetriebes mit Wasserstoffkonzentrationen von bis zu 100 % bei den für moderne Gasturbinen der H-Klasse typischen Brenntemperaturen. Die neue, verbesserte Brennkammerkonstruktion kann vollständig in bestehende Gasturbinen nachgerüstet werden und bietet somit die Möglichkeit, bestehende Anlagen zu modernisieren.
Das Hauptziel ist die Demonstration der CPSC-Technologie bis zu vollen Gasturbinenbetriebsbedingungen (TRL6) in drei Schritten (70, 90 und 100 Vol.-% H₂). Dabei soll eine Teilmenge spezifischer Leistungsdaten (KPIs) innerhalb des Projektzeitplanes und mit den geplanten Ressourcen und dem zugewiesenen Budget erreicht werden.
Im Rahmen des Projektes werden modernste Berechnungswerkzeuge, analytische Modellierung und Diagnosetechniken eingesetzt, um die statische und dynamische Flammenstabilisierung zu untersuchen. Die Tests werden an namhaften Prüfständen in verkleinertem Maßstab und in voller Größe (bei atmosphärischen und druckbeaufschlagten Bedingungen) durchgeführt.
In Vorbereitung auf die Kommerzialisierung wird im Rahmen des Projektes auch ein Fahrplan für die Einführung des entwickelten Systems in den Betrieb und die Demonstration in einer Kraftwerksumgebung entwickelt, um die wertvollen Beiträge zum EU Green Deal zu quantifizieren.