COMBUSTIÓN CONTINUA SEGURA DE HIDRÓGENO EN TURBINAS DE GAS PARA UN TRANSPORTE LIMPIO. ESTUDIO EXPERIMENTAL

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Payri Marín Raúl

El incremento de la demanda de combustibles fósiles y su disponibilidad limitada impulsan la búsqueda de alternativas para todos los modos de transporte y generación de energía. Además, somos testigos de una concienciación creciente sobre problemas medioambientales y el impacto humano en estos. La contribución del transporte aéreo al cambio climático representa el 2% de las emisiones de CO2 de origen humano. Esto motiva políticas activas para hacer el transporte aéreo más verde y sostenible: La Asociación Internacional de Transporte Aéreo (IATA) y la Unión Europea han fijado objetivos de reducción del 50% de las emisiones de CO2 y el 80% de las de NOx para 2050. El hidrógeno es un candidato para reemplazar a los combustibles fósiles en aviación. Si se produce de una fuente renovable no emite carbono (hidrógeno verde). Sus emisiones directas también están libres de carbono y otros contaminantes; siendo el vapor de agua y NOx sus únicas emisiones y además puede reducir la emisión de NOx en comparación con combustibles convencionales. Es más, la alta energía específica del hidrógeno lo hace un candidato ideal para aviación. Sin embargo, el uso de hidrógeno en cámaras de combustión para turbinas de gas presenta varios desafíos importantes. La alta reactividad del hidrógeno puede llevar a la auto-ignición de la llama o al "flashback". En mezclas incompletas aparecen puntos calientes que llevan a mayores emisiones de NOx. Como solución, se ha propuesto el uso de cámaras de combustión estabilizadas por giro usando premezclas pobres como una solución para obtener condiciones seguras en rangos de operación amplios, pero algunas dificultades siguen sin solución. El proyecto SHYGAS se centra en ellas, el "flashback" y otras interacciones termo-acústicas. El flashback es la propagación aguas-arriba de la llama a posiciones donde la cámara no está diseñada para alojarla y constituye un límite para su operación. Además, el acoplamiento entre el campo acústico y la energía liberada por la rotura de los torbellinos puede causar graves inestabilidades en el proceso de la combustión. SHYGAS persigue un conocimiento más profundo de la física del flashback, otras inestabilidades termo-acústicas y de cómo la cámara de combustión puede ser optimizada para (i) aumentar la resistencia al flashback y (ii) reducir las emisiones de NOx, en condiciones de operación continua. Se propone un proyecto coordinado, en el que el grupo de la UPV enfoque el problema con herramientas experimentales y el grupo de la UPM haciendo uso de métodos computacionales. La combinación de estos dos enfoques permitirá cumplir con el objetivo del proyecto y avanzar en el desarrollo de una tecnología propulsiva limpia para la aviación.