IHI e GE Vernova aprono un impianto di prova per la combustione dell'ammoniaca in Giappone

Panoramica dell'impianto di prova della combustione su larga scala costruito nello stabilimento Aioi di IHI. (Immagine: IHI)

IHI Corp. e GE Vernova hanno completato la costruzione di un impianto di test di combustione su larga scala (LCT) a Hyogo, in Giappone, nell'ambito del loro impegno congiunto per sviluppare una tecnologia di turbine a gas a zero emissioni di carbonio che utilizzi l'ammoniaca come fonte di combustibile primaria. L'annuncio segna una pietra miliare fondamentale in una collaborazione pluriennale volta a commercializzare sistemi di generazione di energia alimentati ad ammoniaca entro la fine del decennio.

Situato presso lo stabilimento Aioi Works di IHI, il nuovo sito di prova è specificamente progettato per supportare test di combustione su larga scala nelle condizioni operative della turbina a gas di classe F di GE Vernova. Ciò include la capacità di replicare pressioni, temperature e portate reali sia per l'aria che per il carburante, parametri chiave per la convalida dei progetti di combustori di nuova generazione .

L'impianto fungerà da hub per lo sviluppo congiunto nell'ambito di una roadmap tecnologica firmata dalle due aziende entro il 2024. L'accordo mira all'implementazione di un sistema di combustione al 100% in grado di utilizzare ammoniaca entro il 2030. I test presso il nuovo sito dovrebbero iniziare nell'estate del 2025, utilizzando prototipi di combustori a grandezza naturale.

"Questo traguardo segna un significativo passo avanti nella roadmap tecnologica congiunta che mira a realizzare un sistema di combustione al 100% in grado di utilizzare ammoniaca entro il 2030", ha affermato Kensuke Yamamoto, dirigente di IHI e direttore generale del Dipartimento Ammonia Value Chain Project. "LCT sarà un fulcro cruciale per il progetto di IHI e GE Vernova e dimostra il nostro impegno nel promuovere l'ammoniaca come soluzione energetica sostenibile".

L'ammoniaca, che non contiene carbonio, ha guadagnato sempre più attenzione come combustibile derivato dall'idrogeno, con il potenziale di decarbonizzare settori difficili da abbattere come la produzione di energia termoelettrica. A differenza dell'idrogeno gassoso , l'ammoniaca è più facile da trasportare e immagazzinare e, se bruciata correttamente, può produrre energia senza emettere anidride carbonica.

IHI ha già sviluppato una turbina a gas da 2 MW (modello IM270) in grado di alimentare ammoniaca al 100% . L'azienda punta ora a estendere questa tecnologia all'impiego in turbine a gas di grandi dimensioni attraverso la collaborazione con GE Vernova, sfruttando la sua nuova infrastruttura di test.

La partnership beneficia anche delle sinergie con le attività di ricerca sulla combustione di GE Vernova negli Stati Uniti. Il centro di test di combustione avanzata di GE a Greenville, nella Carolina del Sud, ha svolto un ruolo chiave nello sviluppo di turbine a gas pronte per l'idrogeno e supporterà il programma sull'ammoniaca con la condivisione di dati e contributi tecnici.

"Questo annuncio segna un passaggio dagli studi iniziali sulla filiera dell'ammoniaca all'implementazione pratica di tecnologie e progetti ingegneristici", ha affermato Jeffrey Goldmeer, direttore senior per la strategia tecnologica di GE Vernova. "Il nostro obiettivo è decarbonizzare la produzione di energia elettrica utilizzando l'ammoniaca come combustibile. Questo segna una nuova fase di collaborazione tra GE Vernova e IHI, sviluppando percorsi di decarbonizzazione che salvaguardino gli investimenti esistenti nella produzione di energia elettrica".

L'iniziativa LCT si basa sul più ampio interesse globale per l'ammoniaca come combustibile alternativo. Attualmente utilizzata nella produzione di fertilizzanti e nella produzione chimica, l'ammoniaca può anche fungere da vettore di idrogeno. Il suo potenziale per l'uso diretto nelle turbine a gas sta attirando investimenti da parte di aziende di servizi pubblici, OEM di turbine e ministeri dell'energia in Asia e in Europa, in particolare nei paesi con risorse energetiche interne limitate.

Il Giappone si è affermato come leader nella ricerca sulla combustione dell'ammoniaca, spinto dagli obiettivi nazionali di decarbonizzazione e dalle preoccupazioni per la sicurezza energetica. Il Ministero dell'Economia, del Commercio e dell'Industria (METI) ha promosso la co-combustione dell'ammoniaca e la combustione completa nelle centrali termoelettriche nell'ambito della sua strategia di Trasformazione Verde (GX). IHI ha contribuito in modo determinante a questi sforzi nazionali, conducendo dimostrazioni di co-combustione dell'ammoniaca presso centrali elettriche a carbone e a gas negli ultimi anni.

Il nuovo impianto LCT supporta un più ampio impulso al passaggio dai test su scala di laboratorio alla validazione operativamente rilevante. Si prevede che accelererà la commercializzazione di turbine alimentate ad ammoniaca che potrebbero essere implementate a livello globale, soprattutto nei mercati che cercano soluzioni immediate per le infrastrutture del gas esistenti.

La collaborazione mira inoltre ad allineare lo sviluppo delle turbine ad ammoniaca agli standard di sicurezza, emissioni e operabilità, affrontando alcune delle principali sfide associate alla combustione dell'ammoniaca, come la formazione di ossido di azoto (NOx) e la stabilità della fiamma.

GE Vernova si è impegnata a sviluppare una serie di tecnologie per consentire l'utilizzo di combustibili a basse emissioni di carbonio o privi di carbonio nelle turbine a gas, che spaziano dalle miscele di idrogeno alla combustione completa di ammoniaca. Le turbine di classe F dell'azienda sono ampiamente utilizzate in tutto il mondo e rappresentano un'ottima candidata per il retrofit con nuove tecnologie di combustione, qualora le soluzioni ad ammoniaca si dimostrino tecnicamente e commercialmente valide.

"Questo progetto è in linea con la nostra strategia più ampia per decarbonizzare l'energia, sfruttando al contempo le risorse e le infrastrutture esistenti", ha aggiunto Goldmeer. "La tecnologia di combustione dell'ammoniaca potrebbe fornire uno strumento fondamentale per bilanciare l'affidabilità energetica e gli obiettivi climatici".

IHI e GE Vernova affermano che l'impianto LCT fungerà da piattaforma non solo per lo sviluppo tecnico, ma anche per la collaborazione industriale, potenzialmente coinvolgendo altre parti interessate lungo tutta la filiera dell'ammoniaca, dalla produzione e logistica ai sistemi di sicurezza e al supporto normativo.

In caso di successo, le aziende potrebbero immettere sul mercato un sistema di turbine a gas alimentato al 100% da ammoniaca entro il 2030, offrendo ai produttori di energia un nuovo strumento nella transizione verso emissioni nette pari a zero senza abbandonare la collaudata tecnologia delle turbine a gas.