China launches world's first 100% hydrogen gas turbine/China pone en marcha la primera turbina de gas 100 % hidrógeno del mundo
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Last December, China launched “Jupiter I,” the world’s first gas turbine designed from the ground up to burn 100% pure hydrogen at a 30 MW scale. The system is equipped with a modified Brayton cycle engine that, instead of natural gas, directly burns hydrogen, resulting in zero carbon dioxide emissions in the exhaust gases, only water vapor and some nitrogen oxides, which are minimized by a low-emission “micro-premixed” combustion system.
El pasado mes de diciembre China puso en marcha “Júpiter I”, se trata de la primera turbina de gas del mundo diseñada desde cero para quemar hidrógeno puro al cien por cien y a escala de 30 MW. El sistema lleva instalado un motor de ciclo Brayton modificado que, en lugar de gas natural, enciende directamente hidrógeno por lo que no hay emisiones de dióxido de carbono en los gases de escape, solo vapor de agua y algo de óxidos de nitrógeno que se minimizan con un sistema de combustión “micro-premezclada” de bajas emisiones.
To integrate this plant into the grid, when wind or solar power generates more electricity than the grid demands, the surplus is sent to a water electrolysis process that produces "green hydrogen." The hydrogen is stored in twelve spheres, each with a capacity of 1,875 m³. This avoids the energy waste that typically occurs when a solar or wind farm shuts down due to overproduction and a lack of batteries. When the grid needs power, the turbine opens the hydrogen valve, and 30,000 m³/h of H₂ are burned in the combustion chamber, driving the turbine blades, which are connected to an electric generator.
Para incorporar esta planta al sistema, cuando el viento o el sol generan más de lo que demanda la red, la electricidad sobrante se envía a un proceso de electrólisis de agua que produce “hidrógeno verde”. El hidrógeno se guarda en doce esferas de 1 875 m3 cada una. De esta manera se evita el despilfarro de energía que suele producirse cuando se para una planta solar o eólica por exceso de producción y falta de baterías . Cuando la red necesita potencia, la turbina abre la válvula de hidrógeno y 30 000 m3/h de H2 se queman en la cámara de combustión y mueven los alabes de la turbina, acoplados a un generador eléctrico.
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Used in combined cycle mode, it can deliver 48,000 kWh/h, enough power to supply approximately five thousand homes with zero CO2 emissions, thus preventing the emission of more than 200,000 tons of CO2 per year compared to a thermal power plant of the same capacity. It can also be used on a grid scale to act as a frequency stabilizer and buffer peak renewable generation. The real innovation has been achieving the combustion of 100% pure hydrogen in a turbine, which is much more difficult than burning natural gas.
Utilizada en modo de ciclo combinado puede entregar 48 000 kWh/h, potencia suficiente para abastecer unos cinco mil hogares con cero emisiones de CO2, con lo que se evitan la emisión de más de 200 000 t de CO2 al año frente a una térmica de igual potencia. También puede ser utilizado a escala de red para actuar como estabilizador de frecuencia y amortiguar los picos de generación renovable. La verdadera innovación ha sido conseguir quemar hidrógeno puro al 100% en una turbina, que es mucho más difícil que quemar gas natural.
Hydrogen burns much faster than methane, which can cause unstable combustion, dangerous pulsations, and flame flashbacks that could severely damage the burners and combustion chamber. A complete redesign of the injection and combustion system was required. H2 combustion generates higher flame temperatures, increasing the risk of producing nitrogen oxides (NOx), an air pollutant. The solution involved advanced combustion control and gas mixing systems to keep temperatures under control.
El hidrogeno se quema mucho más rápido que el metano, lo que puede causar combustión inestable, pulsaciones peligrosas y retrocesos de llama que podrían dañar gravemente los quemadores y la cámara de combustión. Se requirió un rediseño total del sistema de inyección y combustión. La combustión del H2 genera temperaturas de llama más altas, lo que aumenta el riesgo de producir óxidos de nitrógeno (NOx), un contaminante atmosférico. La solución implicó avanzados sistemas de control de la combustión y mezcla de gases para mantener las temperaturas bajo control.
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All of this is important because it allows for large-scale electricity generation without CO2 emissions, provided the hydrogen used is produced from renewable sources. It's a perfect solution to the problem of the intermittency of wind and solar power. When there is a surplus of renewable electricity, it is used to produce green hydrogen. Then, when there is no sun or wind, that hydrogen is burned in the turbine to generate electricity again, acting as a long-term "giant battery." Furthermore, it offers a way to convert existing natural gas power plants, allowing them to continue operating in a decarbonized manner, thus protecting investments and jobs in the sector.
Todo esto es importante porque permite generar electricidad a gran escala sin emisiones de CO2, siempre que el hidrógeno utilizado sea producido con renovables. Es una solución perfecta para el problema de la intermitencia de la energía eólica y solar. Cuando hay excedente de electricidad renovable, se usa para producir hidrógeno verde. Luego, cuando no hay sol o viento, ese hidrógeno se quema en la turbina para generar electricidad nuevamente actuando como una "batería gigante" a largo plazo. Además ofrece un camino para reconvertir las centrales de gas natural existentes, permitiendo que sigan operando de forma descarbonizada, protegiendo las inversiones y los puestos de trabajo del sector.
In summary, Jupiter-I is not just a breakthrough in combustion engineering, but a key piece of the global energy transition puzzle. This development demonstrates the technical feasibility of using green hydrogen as an energy carrier to decarbonize sectors that are difficult to electrify directly, such as backup power generation and heavy industry. It is another step towards a flexible, secure, and carbon-free energy system that can also meet the exponentially growing demand driven by technological advancements.
Resumiendo, Jupiter-I no es solo un avance en ingeniería de combustión, sino una pieza clave del rompecabezas de la transición energética global. Este desarrollo demuestra la viabilidad técnica de utilizar el hidrógeno verde como vector energético para descarbonizar sectores difíciles de electrificar directamente, como la generación eléctrica de respaldo y la industria pesada. Es un paso más hacia un sistema energético flexible, seguro y libre de carbono que además pueda dar abasto a una demanda que crece exponencialmente por la demanda tecnológica.
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https://interestingengineering.com/energy/worlds-first-hydrogen-gas-turbine