Газовые турбины могут служить резервными генераторами быстрого реагирования, снижая нагрузку на сеть в пиковые часы. Однако требование снижение углеродного следа влечет необходимость перехода с природного газа на водород, метанол и другие виды топлива. Проблема в том, что водород, природный газ и относительно вязкий керосин ведут себя очень по-разному. Обычная форсунка не может обеспечить нужное смешивание топлива с воздухом для чистого сгорания.

При сжигании углеродсодержащих газов или жидкостей могут выделяться сажа и оксиды азота; их выбросы необходимо минимизировать, поскольку они вредны для окружающей среды и здоровья человека. «Поскольку сажа и оксиды азота образуются главным образом при недостаточно качественном смешивании топлива с воздухом, системы впрыска проектируются так, чтобы создавать максимально мелкодисперсный топливный туман и однородную смесь», — отметил в пресс-релизе Фабиан Хамп из Университета Штутгарта, руководитель проекта.

Именно поэтому форсунки — по крайней мере, для турбин небольшого размера — до сих пор не изготавливали с помощью технологий 3D-печати. Дело в том, что поверхности таких напечатанных изделий никогда не бывают идеально гладкими. Это создает трудности, когда требуется впрыснуть в камеру сгорания строго определенное количество топлива в виде мелкодисперсного тумана через очень маленькие отверстия.

Тем не менее, исследователи разработали систему впрыска, которая эффективно работает, несмотря на шероховатость деталей, изготовленных методом 3D-печати. Зато аддитивная технология позвозволила миниатюризировать и применить принцип, используемый в авиационных турбинах. В результате особая конструкция форсунок сделала возможным чистое сжигание широкого спектра видов топлива.

Возможность оснащения уже существующих турбин новой технологией впрыска может способствовать снижению геополитической зависимости от определенных источников энергии, отмечают разработчики.

Пока форсунку тестировали только в лаборатории. В ближайшее время исследователи планируют оптимизировать процесс 3D-печати и геометрию форсунки, а после изготовить прототип и испытать его с разными видами топлива в реальных условиях.

В конце 2025 года Китай запустил первую в мире газовую турбину, работающую исключительно на чистом водороде. Установка Jupiter I обладает мощностью 30 МВт и может сократить выбросы углекислого газа более чем на 200 тыс. тонн в год.