12 Mai 2026, 13:15
Redacţia PiataAuto.md
În ultimii ani am vorbit de multe ori despre folosirea amoniacului în rol de combustibil pentru motoarele navale mari, ca o soluţie de a reduce emisiile imense ale acestei industrii. Motoare navale cu amoniac au fost dezvoltate în ultimii ani de toţi marii producători, precum WinGD, MAN ES sau Wartsila, iar acum câteva săptămâni prima navă din lume echipată cu un motor cu combustie de amoniac a fost inaugurată în Coreea de Sud, marcând astfel intrarea în faza de operare de serie a acestor nave propulsate de amoniac, după lungi perioade de dezvoltare, testare şi integrare a noilor motoare pe navele construite la şantierele navale. Dar nimeni n-a operat până acum vreodată o turbină cu gaze, de tipul celor folosite în centralele electrice, cu folosirea amoniacului drept combustibil. De curând, însă, inginerii niponi de la IHI Corporation şi cei americani de la GE Vernova au operat pentru prima dată în lume o asemenea turbină de gaze complet funcţională, folosind 100% amoniac în loc de obişnuitul gaz metan.
GE Vernova, compania provenită din divizarea fostei General Electric în două divizii separate specializate, e unul din cei mai mari şi mai experimentaţi producători de turbine cu gaze din lume, având mii de turbine livrate în centralele din toată lumea şi o experienţă de multe decenii în proiectarea şi construcţia lor. Cei de la IHI Corporation, fosta Ishikawajima-Harima Heavy Industries, sunt la rândul lor o companie cu o istorie de peste 180 de ani în Japonia, cu prezenţă masivă în mai multe domenii ale industriei grele. De multe decenii încoace IHI a fost compania care a asigurat producţia şi integrarea locală a turbinelor GE, iar la proiectarea multora dintre ele a participat ca şi partener de inginerie.
Exact un asemenea parteneriat de inginerie a stat şi la baza dezvoltării noii turbine cu gaze ce poate opera cu amoniac, la care cele două companii au muncit în ultimii 5 ani, deşi turbina a fost dezvoltată pe baza unei turbine cu gaze obişnuite din Seria F. Prima operare de acum a avut loc în Japonia, în Hyogo, acolo unde cele două companii au construit un centru de testare imense, care replică întru totul condiţiile de operare dintr-o centrală termică, la o scară de 1:1, cu toate sistemele aferente, cu aceeaşi parametri de presiune şi sarcină. Este, deci, un centru de testare care trece de faza de laborator la una în care se testează în condiţii reale de operare deplină, la putere operaţională, exact ca într-o centrală.
Foto: Noua turbină, integrată în noul centrul de testare din Japonia
Ce avantaje dă folosirea amoniacului în loc de gaz metan? În primul rând decarbonizarea, or, metanul are formula CH4 şi la ardere elimină inevitabil CO2, în timp ce amoniacul cu formula NH3 nu are un atom de carbon în el şi nu generează CO2 la ardere, ci doar azot şi apă.
Teoretic, şi hidrogenul poate fi folosit în ardere directă în turbină şi el a fost deja testat de mai mult timp, atât în formă de amestec cu metan, cât şi în formă pură de 100% hidrogen. La hidrogen lucrurile sunt şi mai clare şi mai predictibile, cumva, doar că în logistica unei centrale mari, hidrogenul devine o mare povară logistică. E nevoie de cantităţi uriaşe de hidrogen pur, care, dacă ar fi transportate cu camioane sau cu nave, ar crea pierderi energetice din cauza faptului că hidrogenul ocupă mult volum, iar ca acest volum să fie redus, e nevoie de transport în stare lichidă, care poate fi făcut doar cu hidrogenul răcit la -253 grade Celsius. Amoniacul poate fi transportat în formă lichidă la doar -33 grade Celsius, iar dacă se mai jonglează cu presiunea, temperatura poate fi şi mai mare. Prin urmare, amoniacul e văzut adeseori ca un purtător mai comod de atomi de hidrogen, şi tocmai de asta e şi preferat de industria maritimă.
Dar, dacă în motoarele navele au existat doar câteva dificultăţi majore pentru a asigura stabilitatea combustiei de amoniac, în turbinele cu gaze lucrurile devin mai complexe. Amoniacul are o viteză e propagare a combustiei mai mică, ceea ce înseamnă o combustie mai lentă şi poate favoriza rămânerea de amoniac nears în emisii. Iar amoniacul e toxic, prin urmare orice concentraţie uşor mai mare poate da efecte absolut nedorite. De asemenea, amoniacul e deja un purtător de azot în compoziţia sa, ceea ce-l determină să aibă tendinţa de a forma oxizi de azot, adică renumitele noxe nedorite în emisiile de ardere.
În mod ideal, reacţia de ardere a amoniacului ar trebuie să fie asta:
4NH3 + 3O2 -> 2N2 + 6H2O
Dor că în realitate combustia urmează şi tipare atipice, o parte din amoniac urmând altă cale:
4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O,
ceea ce duce la formarea de noxe nedorite. Pe lângă asta, o parte mică mai poate forma şi gazul N2O, cunoscut ca gaz ilariant sau protoxid de azot, dar care e şi un gaz cu puternic efect de seră.
În motoarele navale, minimizarea acestor efecte nedorite e mai uşor de realizat datorită timpului mai mare de rezidenţă a amoniacului în camera de combustie şi posibilităţii de a menaja cu precizie mai mare temperatura de ardere, un element crucial pentru a minimiza reacţiile adverse. De asemenea, în motoarele navale se menţine un amestec sărac şi se controlează cu precizie injecţia.
Într-o turbină cu gaze, însă, reacţiile chimice de ardere sunt mai rapide, prin urmare şi controlul lor e mai dificil. Combustia e continuă în aceste turbine, nu în cicluri de mişcare a cilindrilor şi are loc în condiţii de turbulenţă şi presiune foarte mare. De asta, temperatura normală de ardere e mult mai mare.
Însă caracteristica de combustie mai lentă sau instabilă a amoniacului e mai riscantă pentru turbinele cu gaze, întrucât o perturbare de acest tip poate duce la deteriorări mecanice ale turbinei, tocmai de asta controlarea condiţiilor de combustie stabilă e crucială. Soluţia aplicată de inginerii niponi şi american a fost pre-amestecarea amoniacului lichid cu aer, astfel încât acesta să intre într-un amestec pulverizat şi uniform în turbină, pentru a creşte viteza de propagare a combustiei în mediul său.
De asemenea, au fost adaptate şi canalele de pătrundere a amestecului în turbină. Toate turbinele moderne folosesc efectul de vortex pentru a spori eficienţa combustiei, iar aici acest efect a fost amplificat pentru a avea o distribuţie şi mai bună a amoniacului şi o combustie completă.
Inginerii IHI şi GE Vernova n-au anunţat cifrele exacte de emisii obţinute în testul acum, de randament termic sau putere, dar au menţionat că aceste cifre s-au încadrat în ţintele pe care le au ambele companii în calea transpunerii turbinelor cu amoniac în producţia de serie. Localizarea testului în Japonia e una strategică, întrucât Japonia a anunţat obligativităţi legale pentru centralele sale termice de a trece o cotă minimă din turbinele sale la amoniac în următorii ani. Prin urmare, ceea ce vedem aici nu e un studiu teoretic, ci o pregătire pentru producţia de serie şi pentru implementarea acestor turbine în centralele japoneze.
Dar, nu putem să nu ne întrebăm şi care ar fi logica şi logistica folosirii de amoniac la centralele din Japonia? Primul răspuns e înlocuirea gazului, metan, evident, cu excluderea emisiilor de CO2. Doar că amoniacul, pentru a fi cu adevărat logic, ar trebui produs din hidrogen generat din electricitate din surse regenerabile şi reacţii industriale de transformare a lui în amoniac prin captarea de azot din aer. Şi atunci de ce am folosi electricitate ca să produce hidrogen şi amoniac, pentru ca la final să producem tot electricitate?
Ei bine, răspunsul e în faptul că aceste centrale ar rămâne utilizate astfel, şi ar produce şi căldură, iar cu un ciclu combinat randamentul lor termic ar fi mai mare decât randamentul pilelor de combustie pentru folosirea hidrogenului. Centralele de baterii care ar stoca direct electricitatea ar fi mai eficiente ca randament, poate, dar durata lor de viaţă e mai scurtă şi ele nu produc energie termică, deci trecerea la ele ar presupune mult mai multe schimbări structurale. Iar japonezii nu tratează această trecere ca una ce trebuie făcută neapărat cu amoniac verde, amintind că amoniacul e unul din cele mai răspândite produse generate în industria petrochimică şi cea a fertilizanţilor, de unde ar putea avea loc şi livrările iniţiale, până la crearea unei infrastructuri globale viabile de producţie la scară mare a amoniacului verde, produs doar din energie regenerabilă.
0
20,045
ŞTIRI DE CARE AŢI PUTEA FI INTERESAT