Turbina a Idrogeno senza compressore batte il record della NASA

Quando si tratta di produzione di energia, oggi abbiamo una visione del futuro con pannelli solari a terra, o forse anche in orbita, che trasformano la luce solare in elettricità, con alla fine un parco di batterie per immagazzinare l’energia la sera.

Ma nella pratica, l’elettricità è ancora per lo più prodotta da turbine massicce rotanti, alimentate dalla combustione di combustibili fossili (gas, carbone) o dal vapore generato dal calore delle reazioni nucleari, o dal flusso d’acqua negli impianti idroelettrici. Sebbene un giorno potrebbe diventare obsoleta, questo tipo di installazione è ancora il fulcro dei nostri sistemi energetici.

Una ragione è che, oltre ad essere una tecnologia ben compresa, tali turbine hanno il vantaggio di stabilizzare la frequenza della rete elettrica. Questo perché le turbine rotanti producono naturalmente corrente alternata, usata per la trasmissione a lunga distanza, e la massa stessa della turbina fornisce inerzia alla frequenza della rete. Al contrario, i pannelli solari producono solo energia in corrente continua, senza capacità di stabilizzare la rete.

Questo tema sta diventando sempre più importante, come illustrato da la stabilità in calo della frequenza della rete elettrica, poiché i vecchi grandi generatori rotanti vengono sostituiti dai pannelli solari, un problema che è stato al centro del crollo massiccio del 2025 della rete elettrica iberica (Spagna + Portogallo) .

Tuttavia, il nucleare è ancora controverso e lento da implementare, mentre i siti per gli impianti idroelettrici sono per lo più esauriti in molti paesi. Quindi, se vogliamo turbine affidabili, attivabili in qualsiasi momento e che aiutino anche la rete elettrica, sembrava che saremmo destinati a usare il gas naturale per molti decenni.

Questo potrebbe non essere più vero a lungo, poiché i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in Germania hanno stabilito un record di durata con una nuova turbina senza compressore alimentata da idrogeno. Poiché l’idrogeno verde può essere prodotto da energia rinnovabile, ciò aprirebbe la strada a una rete elettrica alimentata da idrogeno verde, soprattutto nei periodi in cui il sole non brilla e il vento non soffia abbastanza da fornire energia alla rete.

They presented their findings at the Hannover Messe 2026.

Come usare l'idrogeno

Quando si tratta di far diventare l'idrogeno una parte centrale dei nostri sistemi energetici, i ricercatori hanno due diversi tipi di problemi da risolvere.

Il primo è produrre idrogeno verde a un costo sufficientemente basso da essere competitivo con i combustibili fossili e le altre alternative rinnovabili + batterie. Questo è un campo che sta facendo rapidi progressi, poiché tra le diverse opzioni ci sono catalizzatori più economici come silicon carbide, cobalt, nickel, o una lega di rutenio, silicio e tungsteno, o persino coprodurre idrogeno verde e acqua potabile.

Un altro quesito è come trasformare l'idrogeno prodotto nuovamente in energia. Un modo sono le celle a combustibile, che trasformano l'idrogeno in elettricità direttamente tramite una reazione elettrochimica, come quelle prodotte da Plug Power (PLUG ). Questa è un'idea promettente, ma spesso richiede catalizzatori costosi e un design della cella complesso.

Un'altra opzione, e in qualche modo più semplice, è semplicemente bruciare l'idrogeno come facciamo con il gas naturale. Questo può essere fatto per i veicoli in un motore a combustione interna molto simile a un motore a gas, un argomento che potete approfondire nel nostro articolo “5 motori a combustione di idrogeno pronti a rompere gli schemi”.

Now, for much larger combustion and large-scale electricity production, hydrogen turbines are also becoming a much more mature technology and a third option to utilize hydrogen.

La prossima generazione di turbine

L'inefficienza delle turbine tradizionali

The technology used by the researchers in this study could be especially useful for hydrogen turbines, but is not limited to this specific fuel either.

The key concept is that traditional gas turbines require about half of their output for air compression to operate. This means that they reach only a thermal efficiency of 35% to 40%, and 55%–64% if the exhaust heat is used to power a secondary steam turbine.

“A conventional gas turbine, such as those used in power plants or under aircraft wings, consumes about 50 percent of its power to compress air to the high pressure needed for efficient combustion — power that is then unavailable for electricity generation,”

Professor Daniel Banuti, Director of the Institute of Thermal Energy Technology and Safety (ITES).

The reason why compression is required is that it is used to create the necessary high pressure to cause ignition of the fuel.

Detonazioni per sostituire la compressione

In this design, the researchers replaced compression with detonation waves inside the combustion chamber.

These waves arise from a fluid-mechanical instability creating patterns of waves and vortices in the flow of gas. By doing so, it entirely bypasses the need for energy-hungry mechanical compressors. This saves energy, reduces the number of moving parts, and increases efficiency.

Another advantage is that this method reduces the number of moving parts, which always contributes to simpler design and maintenance processes.

This design can be operated on fuels other than hydrogen, but hydrogen is especially suitable for detonation turbines: it reacts very quickly and can produce stable increases in pressure.

Complessità delle turbine a detonazione

The difficulty with detonation turbines is in the name: instead of a normal combustion process, the gas injected into the turbine literally explodes. So keeping the turbine running without damaging it can be difficult.

In this experiment, the researchers managed to keep it running without causing damage for a record 303 seconds. While this might sound short, 5 full minutes of operation is much longer than the previous tests that lasted only fractions of a second. It is also longer than NASA’s previous record of 250 seconds, which also did not use hydrogen.

Another challenge is to turn the combustion/detonations into electricity, as the rapid and powerful reactions inside the chamber make it difficult to transfer energy to the turbine in a stable way. And without stable transfer, you cannot have stable rotation required for power generation.

“This is extremely difficult because the very fast and intense combustion processes in the chamber make stable energy transfer to the turbine challenging. We are the first to successfully operate such a turbine and generate electricity in the process.”

Professor Daniel Banuti, Director of the Institute of Thermal Energy Technology and Safety (ITES).

Applicazioni potenziali

The key part of this prototype is that it demonstrated at once three experimental concepts:

• Far funzionare con successo una turbina a detonazione per diversi minuti.
• Utilizzare l'idrogeno per alimentarla, dimostrando che il profilo chimico unico dell'idrogeno è particolarmente adatto a questo design.
• Accoppiare le detonazioni alla produzione di elettricità, dimostrando l'applicazione pratica del prototipo.

By utilizing hydrogen, this puts this design of detonation turbine in a class of its own, instead of comparing it to mature and economically proven gas-power turbines. This turns the potential weaknesses of detonation turbines, notably the need for high pressure and extreme reactivity of the fuel used, into a strength.

At the same time, it positions this technology as a future-proofed concept, as it is not a type of turbine that will become obsolete as fossil fuels are phased out.

In the long term, this could have application beyond electricity generation. In particular, aviation could be using similar turbines, as other fossil-fuel-powered detonation turbines are already being tested, notably Ram-Rotor Detonation Engines (RRDE), which could become the third generation of airplane propulsion, after turbojet and ramjet engines.

Investire nelle turbine elettriche

GE Vernova

When it comes to turbines used for power generation, one company has been there since the first deployments of this technology, and is still a global leader today: General Electric.

Following the breakup of the giant industrial conglomerate into three separate companies, the part of the company that inherited the turbine and power generation technology is now called GE Vernova.

Today, the company is still an expert in anything that spins, with 55,000 GE wind turbines and 7,000 GE gas turbines currently operating. Along with many hydro and nuclear power plants also equipped with GE turbines, they generate approximately 25% of the world’s total electricity.

Fonte: GE Vernova

This makes GE a reference for power turbines, not just with gas, but really any fuel or energy source to make them spin, including gas, steam, and water.

This is because the expertise of GE is not just in how to handle the fuel or the combustion, but also in materials science to make the turbine as resistant and efficient as possible while also cheaper and lightweight, with unique patents and virtual models forming a durable competitive moat.

As such, GE Vernova turbines are the primary choice for most of the world’s largest utility companies.

Fonte: GE Vernova

So the turn to hydrogen is to be expected, and the company is already growing in segments like hydrogen compressors and its own designs of hydrogen turbines with already 10 million operating hours recorded, demonstrating its skill at handling this often dangerous and difficult-to-utilize gas.

“As gas turbines are inherently fuel-flexible, they can be configured to operate on green hydrogen or similar fuels as a new unit, or be upgraded even after extended service on traditional fuels. GE Vernova’s broad field experience enables our engineers to understand the impact of using hydrogen as a gas turbine fuel.”

Investors in GE should focus in the short term on the existing wind and gas turbines, as well as hydro & nuclear turbines, which are the bulk of the company’s business in the next 10 years.

But the possibility of long-term upgrade of existing plant to hydrogen makes the business inherently resilient, alongside other technologies where GE Vernova is also spending a lot of R&D, like carbon capture, SMRs, High Voltage Direct Current (HVDC), energy storage, electric furnaces, industrial heat pumps, etc.

Ultime notizie e sviluppi delle azioni GE Vernova (GEV)

Il business è intrinsecamente resiliente, insieme ad altre tecnologie in cui GE Vernova sta investendo molto in R&D, come la cattura del carbonio, SMR, Alta Tensione a Corrente Diretta (HVDC), stoccaggio di energia, forni elettrici, pompe di calore industriali, ecc.