Skip to main content
header-image
Gaz Enerjisi

Büyük Yenileme: Binlerce Doğal Gaz Türbini Potansiyel Olarak Karbonsuz Hidrojenle Nasıl Çalışabilir?

November 29, 2022

Doğal gaz, enerji sistemlerinde kullanılan kömürün düşüşe geçmeye başladığı son on yılda büyük bir büyüme fırsatı yakaladı. BP Statistical Review‘a göre 2011'den bu yana, küresel olarak elektrik üretmek için doğal gaz kullanımı, kömür kullanımı büyüme oranının iki katından fazla olan %32 gibi muazzam bir oranda artış gösterdi. GE'nin en gelişmiş gaz türbinleri, aynı kapasitedeki kömürle çalışan enerji santrallerinin karbon emisyonlarının üçte birinden daha azını üretiyor. Ancak binlerce gaz türbininin küresel güç sistemlerinde sabitlenmiş olması, dünyanın doğal gaza kilitlendiği anlamına gelmiyor.

GE, ABD'deki en büyük kurulu türbin filosu olan F sınıfı doğal gaz türbinlerinin, nihayetinde %100'e kadar karbonsuz hidrojen yakabilmeleri için nasıl yenileneceğini araştırıyor. Başarılı olunursa, dünya çapında 1.600'den fazla olan bu gaz türbini filosu sonunda hidrojenle çalışabilir. GE Gas Power'ın yüksek hidrojen yakma teknolojisi lideri Michael J. Hughes, “Doğal gazdan hidrojene geçiş yapan yüzlerce gigavat (GW) küresel türbin kapasitesi ödülü zorlayıcı olacak.” diyor.

En basit şekliyle, eski bir türbinin hidrojenle çalışacak şekilde dönüştürülmesi, bir yanma sisteminin diğeriyle değiştirilmesi anlamına geliyor. Hughes, “Yanma sistemi, gaz türbininden %100 çıkarılabilir.” diyor ve ekliyor: “Yani ‘yenilenebilir’ derken kastettiğimiz şey, orada bulunan yanma sistemini çıkarıp yükseltilmiş ve daha yetenekli bir yanma sistemi kuracağımızdır.” Yenileme nispeten hızlı olabilir, ideal olarak günler içinde yapılabilir. Hughes, müşterilerin aylarca bekleyecek vakitleri olmadığına dikkat çekiyor ve “Buradaki fikir, motorun geri kalanını değiştirmek veya yeniden yapılandırmak zorunda kalmamanız.” diyor.

GE, bu hidrojen dönüşümünü sıfırdan başlatmıyor. On yıldan uzun bir süre önce GE, gösterim amaçlı %90'dan fazla hidrojenle bir gaz türbini çalıştırdı. Son 20 yıldır ticari olarak çalışan bir GE türbini, çok nozullu sessiz yanma sistemi (MNQC) teknolojisini kullanarak kimyasal sürecinden atık gaz alıyor. Bu yakıtın hidrojen içeriği yaklaşık %70 ila %95 arasında değişim gösterdi.

Büyük Güç

GE'nin F sınıfı türbini, doğal gazla harmanlandığında ve DLN 2.6+ adı verilen bir yanma sistemiyle yapılandırıldığında, şimdiden %20'ye kadar hidrojen yakma kapasitesine sahip. DLN, kuru düşük NOx anlamına geliyor; bu da düşük NOx emisyonlarını sağlamak için su veya buhar enjeksiyonuna gerek olmadığını gösteriyor. Başka bir sistem olan MNQC kurulduğunda bu hidrojen seviyesi daha da yükselebiliyor. Bununla birlikte, MNQC sistemleri su veya buhar enjeksiyonu gerektiriyor, bu da döngü verimliliği cezasına neden oluyor ve karmaşıklığı artırıyor. Buna karşılık, GE'nin %100 hidrojen kabiliyetine sahip projesinde su ve buhar içermeyen bir DLN sistemi kullanılacak.

Hidrojen şu anda küresel enerji üretimi kullanımına yeni girerken, GE türbinleri aslında hidrojen karışımlarını kullanarak 8 milyondan fazla çalışma saati kaydetmiş ve 20 ülkede 50'den fazla müşteri tarafından kullanılmış durumda.

Hidrojen, enerjinin İsviçre çakısı olarak adlandırılıyor. On yılın sonuna kadar atmosfere yayılan CO2’yi milyonlarca ton azaltmaya yardımcı olabilir. Kamyon taşımacılığında yakıt hücrelerinde ve kısa mesafeli uçuşlarda uçak motorlarında faydalı bir şekilde kullanılabilir ve çelik üretiminde metalurjik kömürün yerini alabilir. Sorun şu ki; hidrojen üretimine yönelik geleneksel yöntemler, önemli bir karbon ayak izi üretiyor. Yenilenebilir kaynaklardan elektrik kullanarak yeşil hidrojen üretmek henüz ekonomik değil. Elektrolizör olarak bilinen pahalı bir ekipman yatırımı ihtiyacı ise büyük bir engel. Ek olarak hidrojen üretme, depolama ve boru tesisatı ekonomisi iyi anlaşılamadı.

Örneğin; doğal gazın aksine, hidrojen arzı ve talebi arasındaki mevcut boşluklar doldurulduğunda çözülebilecek klasik bir tavuk ve yumurta testi olan hidrojen için henüz boru hattı bulunmuyor. Bu sorunların ele alınmasına yardımcı olmak için, ABD Enerji Bakanlığı'nın daha geniş kapsamlı politikası olan The Hydrogen Shot, talep merkezlerinin yakınında bulunan hidrojen arzını sağlamaya odaklanıyor.

GE müşterileri, ABD Enerji Bakanlığı'nın bu politikasını destekledi. 39 eyalette yaklaşık 81 milyon müşteriye hizmet veren, 241 gigavattan fazla kapasiteye sahip on Amerikan elektrik şirketi projeyi savunan mektuplar yazdı. Tüm bunlar, GE ekibinin Güney Carolina eyaleti Greenville şehrindeki GE tesisinde yeni yanma sistemlerini tasarlamaya ve test etmeye başladığı Kasım ayından itibaren teste tabi tutulacak.

GE Gas Power Mühendislik Başkan Yardımcısı John Intile, “Bu kadar geniş bir küresel doğal gaz altyapısı envanterinin dönüştürülmesi, büyük bir yenileme olarak nitelendirilebilir. Yıllar boyunca gaz türbinimiz için birçok ileri teknolojinin geliştirilmesinde Enerji Bakanlığı ile birlikte çalıştık.” diyor ve ekliyor: “Enerji Bakanlığı’nın, F sınıfı gaz türbinlerimiz için %100 hidrojen kapasitesine ulaşmak adına yeni nesil yanma teknolojisini geliştirmede bize sağladığı iş birliği ve güvenden gurur duyuyoruz. Bu programın müşterilerimiz için karbon emisyonlarını azaltma çabalarımızı hızlandıracağından eminiz.

 

Bu yazı Gregor Macdonald tarafından GE Reports için kaleme alınmıştır.

 

Categories
tags