Sähköntuotantoa yliäänirähähdyksillä

(20.6.2025) Tutkijat ovat jo vuosikymmenten ajan tunnistaneet pyörivien räjäytysmoottoreiden (RDE) potentiaalin seuraavan sukupolven hypersonisina ilmaa hengittävien moottoreiden, rakettimoottoreiden ja kiinteiden sähköntuotannon kaasuturbiinijärjestelmien voimanlähteenä.

Potentiaalin toteuttaminen on kuitenkin ollut täynnä haasteita.

Vielä kokeiluvaiheessa olevat RDE-moottorit ovat innovatiivinen sähköntuotanto- ja propulsiotekniikka, joka hyödyntää polttoaineen polttamiseen yliääninopeuksisia räjähdysaaltoja. Merkittävällä tehokkuudella energian talteenotolla RDE-moottoreilla on potentiaalisia etuja perinteisiin kaasuturbiinimoottoreihin verrattuna, kuten parantunut tehokkuus ja pienemmät päästöt.

Vaikka mekaanisesti yksinkertaisena mutta sen epävakaa palamisprosessi on erittäin monimutkainen, mikä tekee teknologiasta erittäin vaikean tutkia ja kehittää perinteisillä menetelmillä.

Tietokonemallinnuksella ja simulaatioilla voi olla ratkaiseva rooli tiedemiesten ja insinöörien apuna ymmärtää paremmin RDE-prosessien sisäisen toiminnan taustalla olevaa keskeistä fysiikkaa ja kehittämään strategioita niiden suunnittelun parantamiseksi. RDE-prosesseilla on erityisesti potentiaalia olla erittäin tehokas vaihtoehto perinteisille kaasuturbiinimoottoreille.

Yhdysvaltain Argonnen kansallinen laboratorio ja energiaministeriön kansallinen energiateknologian laboratorio (NETL) hyödyntävät uudessa yhteistyöhankkeessa RDE-osaamistaan kehittääkseen edistyneitä laskennallisen nestedynamiikan (CFD) työkaluja, jotka voivat antaa tutkijoille syvemmän ymmärryksen palamisprosessista ja siten vapauttaa moottorin potentiaalin paremmin.

Tekniikan etuihinsa kuuluu, että RDE-menetelmät ovat erittäin yhteensopivia maakaasun kanssa ja sekoitettuna vaihtoehtoisiin polttoaineisiin, kuten vetyyn, mikä on ratkaisevan tärkeää kiinteän sähköntuotannon tulevaisuudelle. Kiinteitä sähköntuotantojärjestelmiä, kuten kaasu- ja höyryturbiineja, käytetään voimalaitoksissa sähkön tuottamiseen.

”Tehokkuuden parannusten lisäksi yksinkertainen suunnittelu sekä käyttömahdollisuudet vedyn ja vedyn ja maakaasun sekoitettujen polttoaineiden kanssa tekevät RDE-menetelmistä lupaavan teknologian, joka voitaisiin integroida olemassa oleviin sähköverkkoihin”, sanoo projektikumppani Don Ferguson, NETL:n tutkimus- ja innovaatiokeskuksen lämpötieteiden ryhmän tutkimusinsinööri.

Lisäksi ilmailualan yritykset ja hallitukset ympäri maailmaa etsivät aktiivisesti RDE-menetelmiä, jotka voisivat mullistaa avaruustutkimuksen tarjoamalla etuja, kuten paremman tehokkuuden ja pienemmän painon perinteisiin rakettimoottoreihin verrattuna.

Aiheesta aiemmin:

Katot ja ajoneuvot yhdistäen saavutetaan hiilineutraalisuus

Sähköä molekyylien ja ionien tasolta