Nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) ở Đức gần đây đã công bố rằng họ đã đạt được bước đột phá lớn trong công nghệ tuabin khí không nén: nó có thể điều khiển ổn định tuabin khí để tạo ra điện mà không cần nén không khí cơ học. Thí nghiệm mới nhất của hãng có thời gian chạy liên tục hơn 5 phút, phá vỡ nút thắt kỹ thuật trước đây là chỉ đánh lửa trong thời gian ngắn và nhanh hỏng do buồng đốt quá nóng.

Kết quả được coi là bước quan trọng hướng tới các hệ thống năng lượng trung hòa CO2 trong tương lai. Giáo sư Daniel Banuti, Giám đốc Viện Công nghệ và An toàn Năng lượng Nhiệt (ITES) của KIT, cho biết tiến bộ này cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng để hiện thực hóa việc sử dụng năng lượng hydro hiệu quả và linh hoạt cũng như xây dựng hệ thống năng lượng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Không giống như các tuabin khí truyền thống dựa vào máy nén cơ học khổng lồ, hệ thống mới này loại bỏ hoàn toàn máy nén - không cần phải nén trước không khí ở áp suất cao trước khi đánh lửa. Trong các tuabin khí phổ biến hiện nay, dù là đơn vị nhà máy điện hay động cơ máy bay, khoảng một nửa công suất đầu ra được sử dụng để dẫn động máy nén nén không khí đến áp suất cao nhằm duy trì quá trình đốt cháy hiệu quả. Phần công suất này không thể chuyển đổi thành công suất hiệu dụng. Thiết kế mới về cơ bản bỏ qua liên kết "tiêu thụ nội bộ" năng lượng này.

Tua bin khí này sử dụng nguyên lý được gọi là "đốt cháy tăng áp": nó không còn dựa vào máy nén cơ học nữa mà sử dụng sóng nổ bên trong buồng đốt để tạo ra áp suất cần thiết. Những sóng kích nổ này bắt nguồn từ sự mất ổn định thủy động lực học—sự tương tác của các cấu trúc xoáy và sóng chồng lên nhau một cách tự nhiên trong buồng đốt, làm tăng áp suất khí mà không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng phương pháp này không chỉ làm giảm tổn thất năng lượng mà còn đơn giản hóa cấu trúc hệ thống, dự kiến ​​sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả tổng thể.

Về việc lựa chọn nhiên liệu, hệ thống có tính linh hoạt nhất định, nhưng hydro được coi là lựa chọn lý tưởng nhất. Hydro phản ứng nhanh chóng, giúp hoàn thành quá trình tăng áp suất ổn định trong thời gian rất ngắn, từ đó hỗ trợ quá trình đốt cháy hiệu quả cao. Điều này có nghĩa là các tuabin khí trong tương lai dựa trên nguyên tắc này dự kiến ​​sẽ có được thiết kế nhẹ hơn và chi phí thấp hơn trong lĩnh vực sản xuất điện, đồng thời có tiềm năng mở rộng sang các kịch bản ứng dụng có nhu cầu cao hơn như động cơ đẩy hàng không.

Khó khăn thực sự nằm ở việc kết hợp ổn định quá trình đốt cháy tăng áp mạnh mẽ và nhanh chóng như vậy với máy tuabin và chuyển đổi năng lượng thành điện năng một cách đáng tin cậy. Banuti chỉ ra rằng do cường độ đốt cháy cực cao và quy mô thời gian cực ngắn trong buồng đốt nên nhiệm vụ kỹ thuật rất khó khăn là khai thác năng lượng sẵn có và dẫn động tua-bin mà không phá hủy sự ổn định của trường dòng chảy. Ông nhấn mạnh rằng nhóm đã đi đầu trong việc vận hành thành công tuabin và thực sự tạo ra điện trong hệ thống không nén này, đây là kỷ lục đầu tiên trong lĩnh vực này.

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch trưng bày công khai tuabin khí không nén này tại Hội chợ Công nghiệp Hannover sắp tới từ ngày 20 đến ngày 24 tháng 4 năm 2026. Gian hàng được đặt tại Gian hàng B06, Hội trường 11, để chứng minh tiềm năng ứng dụng của nó trong sản xuất điện hydro trong tương lai và các hệ thống năng lượng không carbon cho ngành.