通用電氣開(kāi)發(fā)具有大型3D打印基座的摩天大樓級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)

通用電氣今天宣布，它正在開(kāi)發(fā)具有大型3D打印基座的摩天大樓級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該集團(tuán)計(jì)劃與建筑行業(yè)的合作伙伴合作生產(chǎn)打印機(jī)和材料，并最終將其部署到世界各地。

更高的渦輪機(jī)可以利用更高海拔的強(qiáng)風(fēng)，并且結(jié)構(gòu)支撐更大的葉片，從而產(chǎn)生更大的功率。但是建造更大的渦輪機(jī)使得運(yùn)輸將其組裝在一起所需的零件成為后勤上的噩夢(mèng)。GE希望在要放置渦輪機(jī)的任何地方進(jìn)行3D打印，這樣他們就不必拖拉巨大的混凝土或鋼材。該公司表示，其陸上渦輪機(jī)的高度可能高達(dá)200米，比西雅圖太空針?biāo)?，并且是?dāng)今風(fēng)力渦輪機(jī)平均高度的兩倍以上。

陸上渦輪機(jī)最高可達(dá)200??米

自1980年代以來(lái)，陸上風(fēng)力渦輪機(jī)出現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)，當(dāng)時(shí)，它們?cè)诘钠骄叨燃s為20米，這還不包括葉片。在理想條件下，那些早期的渦輪機(jī)每臺(tái)渦輪機(jī)的最大輸出功率約為100kW。到2017年，這些數(shù)字增加到84米高，輸出功率超過(guò)2MW(2000kW)。在歐洲部分地區(qū)，渦輪機(jī)靠近地面的風(fēng)不會(huì)很大，因此可以達(dá)到更高的高度。德國(guó)蓋爾多夫(Gaildorf)最高的陸上渦輪機(jī)之一，塔高178米。GE希望做得更大。

由于它是全球最大的風(fēng)力渦輪機(jī)制造商之一，因此GE可以迎來(lái)風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)和建造的全新時(shí)代。但這并不是第一家研究風(fēng)能3D打印的公司。初創(chuàng)公司RCAM Technologies從加利福尼亞能源委員會(huì)獲得125萬(wàn)美元的資金，于2017年著手以類似的方式建造兩座渦輪機(jī)塔架，但他們的研究仍在進(jìn)行中。這意味著通用電氣可能是第一個(gè)將具有3D打印基礎(chǔ)的風(fēng)力渦輪機(jī)投入商業(yè)生產(chǎn)的公司。該公司于2019年10月完成了其首個(gè)原型，并計(jì)劃于2023年開(kāi)始生產(chǎn)。

風(fēng)能技術(shù)中心首席工程師，可再生能源實(shí)驗(yàn)室3D打印高級(jí)研究員Paul Veers說(shuō)：“您正在尋找的是一種能夠使行業(yè)邁向更高水平的技術(shù)。” 這項(xiàng)新技術(shù)有可能減少安裝渦輪機(jī)所需的時(shí)間和勞力，尤其是在陸上，因?yàn)闇u輪機(jī)往往比海上的同類設(shè)備要小(海上運(yùn)輸物料更容易)。Veers說(shuō)：“這是下一代風(fēng)力發(fā)電廠的墊腳石。”

“這是下一代風(fēng)力發(fā)電廠的墊腳石”

GE相信，它可以建造一個(gè)160米高的5MW渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)每年發(fā)電量比一半大小的渦輪機(jī)高33%-節(jié)省了“可觀的”成本。該公司告訴The Verge，由于運(yùn)輸3D打印機(jī)通常比100至200米的塔架更容易，因此它將能夠?qū)⒖稍偕L(fēng)能引入新市場(chǎng)。這也將減少運(yùn)輸大型建筑物所產(chǎn)生的溫室氣體排放。

GE可再生能源高級(jí)制造技術(shù)負(fù)責(zé)人Matteo Bellucci說(shuō)：“這是一次國(guó)際合作，旨在通過(guò)可再生能源以及更可持續(xù)的技術(shù)來(lái)制造這些產(chǎn)品，從而改善世界。”

GE及其合作伙伴(3D建筑印刷公司COBOD和建材公司LafargeHolcim)正在努力進(jìn)行3D打印混凝土基座，這些基座的高度可能在10至80米之間。然后，他們可以在底座上增加一個(gè)鋼塔，以使渦輪機(jī)更高。歐洲的一些渦輪機(jī)塔架已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)澆鑄了水泥，以避免運(yùn)輸它們的麻煩，但是3D打印消除了將混凝土塊組裝在一起時(shí)的人工成本。

3D打印混凝土仍然面臨挑戰(zhàn)。制成的混凝土越堅(jiān)固，放置它就越棘手，或者在這種情況下，將其打印出來(lái)?？稍偕茉磳?shí)驗(yàn)室的工程師歐文·羅伯茨(Owen Roberts)解釋說(shuō)：“在材料特性，材料強(qiáng)度以及印刷的容易程度之間要進(jìn)行很大的權(quán)衡。”

當(dāng)前許多研究都集中在弄清這種平衡行為上。業(yè)界希望，借助下一代3D打印，陸上風(fēng)能可以將自身擴(kuò)展到更清潔，更強(qiáng)大的高度。