5 minuten elektriciteit uit compressorloze gasturbine op waterstof

Misschien klinkt het niet heel indrukwekkend, maar je hebt het toch wel mooi over een record. En daarmee verslaan de onderzoekers van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wel mooi de NASA. Want waar die niet verder kwamen dan 250 s met eenzelfde concept, hield het ontwerp van het KIT het 303 s vol. Maar wat zijn dat dan voor gasturbines?

De turbine werkt volgens het principe van drukgolfverbranding (pressure gain combustion). In plaats van een mechanische compressor wordt de benodigde druk in de verbrandingskamer opgebouwd door detonatiegolven. Deze ontstaan door stromingsinstabiliteiten in het waterstof-luchtmengsel en zorgen voor een zeer snelle druk- en temperatuurstijging.

Minder mechanica, andere dynamica

Bij conventionele gasturbines wordt een aanzienlijk deel van het vermogen gebruikt voor luchtcompressie. Door die stap te elimineren, kan het theoretisch rendement stijgen en neemt het aantal roterende componenten af. Dat betekent minder mechanische verliezen en een eenvoudiger turbo-machineontwerp.

Tegelijkertijd stelt het concept andere eisen aan het ontwerp. De snelle en pulserende verbranding leidt tot sterk dynamische drukbelastingen op turbine, as en lagering. Een stabiele koppeling tussen verbrandingskamer en turbine is technisch complex. Volgens het KIT is het voor het eerst gelukt om in een dergelijke configuratie niet alleen stabiel te draaien, maar ook daadwerkelijk elektrisch vermogen te leveren.

Eerdere tests duurden slechts fracties van seconden vanwege thermische overbelasting van de verbrandingskamer. In de huidige opstelling werd een looptijd van ruim 5 min bereikt.

Waterstof als geschikte brandstof

Hoewel het principe breder toepasbaar is, is waterstof volgens de onderzoekers bijzonder geschikt vanwege de hoge reactiesnelheid en snelle drukopbouw. Dat vraagt om nauwkeurige regeling van brandstofinjectie en ontsteking, evenals aandacht voor materiaalkeuze, thermisch management en veiligheid. De technologie bevindt zich nog in een experimentele fase. Verdere ontwikkeling zal zich richten op levensduur, schaalbaarheid en regelstrategieën voor continubedrijf.

De turbine wordt van 20 tot 24 april 2026 gepresenteerd op de Hannover Messe. een kop