Un gruppo di ricerca del Karlsruher Institut für Technologie (KIT), in Germania, ha compiuto un passo decisivo per la decarbonizzazione del settore energetico e dei trasporti pesanti. Gli scienziati hanno sviluppato e testato con successo una nuova turbina a gas alimentata a idrogeno, priva di compressore assiale.
Il prototipo, basato su una tecnologia nota come “combustione a guadagno di pressione”, ha funzionato ininterrottamente per 303 secondi, superando il precedente traguardo di 250 secondi stabilito dalla NASA. Oltre a battere questo record, il team è riuscito per la prima volta a generare elettricità con un sistema di questo tipo.
L’innovazione si inserisce nel contesto della transizione energetica, dove l’idrogeno verde è considerato un vettore strategico per alimentare i settori difficili da elettrificare. Sebbene diverse aziende stiano già esplorando l’uso dell’idrogeno nei motori, l’approccio del KIT è unico nel suo genere.
Le turbine a gas convenzionali, infatti, impiegano un compressore per aspirare e comprimere l’aria prima di miscelarla con il combustibile. Questo componente è complesso, pesante e consuma quasi la metà dell’energia prodotta dalla turbina stessa, riducendone l’efficienza complessiva.
La soluzione tedesca elimina completamente il compressore meccanico. Sfrutta invece la “combustione a guadagno di pressione” (PGC), un processo che utilizza onde di detonazione controllate all’interno della camera di combustione per generare un’altissima pressione. Come spiegato dall’ateneo, queste onde nascono da un’instabilità fluido-meccanica, senza bisogno di parti in movimento.
Questo metodo, a differenza del ciclo Brayton tradizionale, provoca un aumento vertiginoso della pressione perché la miscela brucia in uno spazio confinato e in un tempo così rapido da non permettere al gas di espandersi. La principale sfida tecnica è gestire le temperature, che durante la detonazione possono superare istantaneamente i 2500°C, un valore superiore al punto di fusione delle leghe metalliche più resistenti.
Proprio per questo motivo, i test precedenti su tecnologie simili duravano solo pochi istanti. Il successo del team del KIT risiede nell’aver esteso il tempo di funzionamento a oltre cinque minuti, un risultato ottenuto dopo anni di lavoro e ottimizzazioni. Sebbene il sistema non sia limitato all’uso di un solo carburante, l’idrogeno è stato preferito per la sua elevata reattività, che garantisce aumenti di pressione stabili.
“Riuscire a generare elettricità è stato un passaggio estremamente difficile”, ha spiegato il professor Daniel Banuti, direttore dell’istituto. “I processi di combustione rapidi e intensi rendono complesso il trasferimento stabile di energia. Siamo i primi ad avercela fatta con successo”.
Questo risultato apre la strada a una nuova generazione di turbine più leggere, economiche ed efficienti, con potenziali applicazioni nella produzione di energia e, in futuro, nel settore dell’aviazione. I ricercatori presenteranno la loro innovazione alla fiera di Hannover nell’aprile del 2026.
