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Aug 24, 2023

Um 'estudo seminal': examinando os resultados da mistura de hidrogênio em um motor alternativo

Assista a nossa entrevista individual abaixo com o Dr. Andrew Maxson da EPRI em uma recente

Assista a nossa entrevista individual abaixo com o Dr. Andrew Maxson da EPRI em um recente teste de mistura de hidrogênio em Michigan, que viu uma mistura bem-sucedida de 25% de hidrogênio por volume em um motor alternativo conectado à rede.

O WEC Energy Group (WEC), com sede em Wisconsin, está trabalhando para reduzir as emissões em suas subsidiárias de energia no Centro-Oeste. A empresa tem como meta tornar-se neutra em carbono até 2050 e reduzir as emissões em 80% até 2030, em relação aos níveis de 2005.

Para esse fim, o WEC está explorando o uso de combustíveis de baixo carbono. Uma de suas subsidiárias, a Upper Michigan Energy Resource Corporation (UMERC), organizou uma demonstração de mistura de hidrogênio e gás natural na AJ Mihm Generating Station. A demonstração, realizada no outono de 2022, envolveu a mistura de hidrogênio em um dos três motores alternativos Wärtsilä de 18,8 MW conectados à rede na usina.

Os parceiros, que incluíam o Electric Power Research Institute (EPRI), demonstraram 25% de hidrogênio por volume de mistura de combustível no motor que foi testado. Outros membros da equipe do projeto incluíram Blue Engineering, Burns & McDonnell, Certarus, Lectrodryer e Mostardi Platt. O EPRI divulgou os resultados da demonstração de mistura em março, e tivemos a oportunidade de discuti-los com o Dr. Andrew Maxson, gerente sênior de programa da organização sem fins lucrativos.

Link para o sumário executivo do projeto de blending

Chamando-o de "estudo seminal", Maxson disse que este foi o primeiro teste de mistura de hidrogênio em um motor alternativo em escala comercial, conectado à rede e operando.

Os motores alternativos têm combustível superior e flexibilidade operacional em comparação com as turbinas a gás, disse ele. Eles podem começar rapidamente e acelerar para equilibrar a rede em áreas com alta penetração renovável. Os motores são bons em queimar praticamente qualquer combustível e, portanto, podem ser instalados em locais onde a qualidade do combustível não é excelente. Maxson disse que esse foi um fator na escolha da planta e do local para o teste de mistura.

“Nesta região em particular, há gás natural de baixa pressão e qualidade variável do gás natural, que os motores podem lidar melhor do que as turbinas”, disse Maxson. "Então essa foi uma das principais razões pelas quais eles optaram por motores."

Como o hidrogênio é muito inflamável e pode vazar facilmente, um plano detalhado foi seguido para garantir a segurança no local.

Condições seguras de operação do motor foram identificadas com antecedência, bem como ações corretivas a serem implementadas caso os principais indicadores de desempenho ultrapassassem os limites estabelecidos.

"Levamos isso muito a sério e tivemos uma equipe experiente envolvida nisso", disse Maxson.

Todos os empreiteiros que visitam a fábrica AJ Mihm foram solicitados a preencher um ambiente on-line, orientação de saúde e segurança para confirmar que todo o pessoal no local estava familiarizado com as políticas e procedimentos de segurança existentes na fábrica.

Foram empregadas formas de comunicação escrita e verbal, com placas espalhadas por toda a fábrica para indicar áreas perigosas ou onde equipamentos de proteção individual adicionais eram necessários.

Uma zona de acesso restrito foi colocada ao redor do perímetro do equipamento do sistema de mistura de hidrogênio. A localização do equipamento de mistura, trazido de fora do estado, foi determinada com base no acesso dentro da instalação, estradas, proximidade de conexões de gás combustível e motor preferencial, além de atender aos requisitos da National Fire Protection Association 2 – Hydrogen Technologies Código (NFPA 2).

Todos os equipamentos e tubulações que tocaram o hidrogênio puro foram certificados pelo código da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME). Fita de detecção de vazamento de hidrogênio – fita amarela que fica preta se o hidrogênio entrar em contato com ela – foi aplicada em todas as conexões flangeadas para tubulações que continham hidrogênio puro ou a mistura hidrogênio/gás natural. Todas as conexões flangeadas foram inspecionadas antes de cada partida do motor e após cada parada ou desligamento do motor.

Quando o motor estava funcionando, ninguém tinha permissão para entrar no salão do motor. Monitores de detecção de hidrogênio foram colocados lá para detectar possíveis vazamentos de hidrogênio.