A Rolls-Royce construiu e testou uma versão movida a hidrogênio de seus geradores de gás - que deverá começar a ser enviada aos clientes em janeiro de 2024.
O mtu Série 4000 L64 é uma versão totalmente movida a hidrogênio de 1MW do motor mtu Série 4000 L64, que normalmente funciona a gás natural (metano). Embora superficialmente semelhantes, o hidrogênio e o metano têm propriedades físicas muito diferentes, por isso a Rolls-Royce vem realizando um desenvolvimento extensivo em sua divisão Power Systems em Friedrichshafen, Alemanha, para criar um motor a hidrogênio seguro e confiável.
Dois dos novos geradores deverão ser entregues em janeiro de 2024 no porto alemão interior de Duisburg, que será o local de um terminal de contêineres neutro em carbono, o enerPort. Os novos geradores mtu serão utilizados em centrais de energia e calor combinadas em enerPort, servindo um farol.
"enerPort ainda é um projeto de pesquisa, mas em 2026 as coisas ficam sérias", segundo o engenheiro da Rolls-Royce Rudi Hoff, citado no site da Rolls-Royce. "É quando os motores devem entrar em plena produção e se tornar disponíveis para todos os clientes".
O hidrogênio é um passo importante em direção ao net-zero, pois representa um depósito de energia de alta densidade, que pode substituir o diesel ou outros combustíveis fósseis em muitas aplicações. Por exemplo, a Microsoft em 2022 demonstrou um sistema de reserva de células de combustível de 3MW alimentado por hidrogênio. Em um sistema de hidrogênio totalmente desenvolvido, o chamado "hidrogênio verde" pode ser produzido localmente por eletrólise, armazenando energia excedente de fontes renováveis, tais como células solares e turbinas eólicas.
Entretanto, as turbinas a gás existentes não podem funcionar com 100% de hidrogênio, portanto, ou elas devem ser alimentadas com uma mistura, que continua a queimar principalmente metano, ou então devem ser substituídas ou atualizadas.
A Rolls-Royce modificou os componentes do motor, incluindo a injeção de combustível, a turboalimentação e o projeto e controle do pistão, porque o hidrogênio tem características de combustão diferentes do gás natural. Ele tem uma densidade de energia menor, portanto mais deve ser usado, e o motor precisa de turboalimentadores maiores. Por ser mais inflamável que o metano, em concentrações mais baixas no ar, o motor deve ter uma menor taxa de compressão e injetar o gás mais próximo do cilindro. Tudo isso requer um sistema diferente de gerenciamento do motor.
Os testes se concentraram em operação estável e baixas emissões, e mostraram que as turbinas a gás existentes podem ser modificadas usando peças comprovadas que estão prontamente disponíveis no portfólio de mtu da Rolls-Royce. Os motores resultantes também passam nos testes de emissões, disse a engenheira Andrea Prospero: "Estamos muito satisfeitos com o rápido progresso. As emissões muito baixas dos motores estão bem abaixo dos limites rigorosos da UE, não é necessário nenhum pós-tratamento de gases de escape".
"Um dos maiores desafios são as propriedades do hidrogênio", disse Prospero em um vídeo (traduzido do alemão). "Comparado ao gás natural, o hidrogênio tem uma densidade de energia muito menor, o que significa que eu tenho que colocar um volume muito grande na câmara de ignição em um único golpe de força. Por outro lado, o hidrogênio tem a propriedade de acender em uma faixa de concentração muito maior, o que significa que tenho que trabalhar com um volume de ar muito maior - mas isso, por sua vez, me dá a oportunidade de reduzir meus óxidos de nitrogênio".