Технологія 3D-друку, яка застосовується для виробництва вітряних турбін, для вирішення проблеми великих транспортних засобів вітрової енергії
Якщо ви коли-небудь керували вантажівкою над великою частиною вітрової турбіни, ви побачите, що її обмеження очевидні. Оскільки лопатки стають довшими і довшими, то башти стають все вище і вище, і важко транспортувати ці великі частини на шосе.
Каліфорнійський запуск вирішив: RCAM Technologies нещодавно отримала грант від 1,25 мільйона доларів від Каліфорнійської енергетичної комісії (CEC), щоб перевірити можливість виготовлення бетонних опор на вітрової електростанції за допомогою 3D друку.
В даний час середня висота башти американських вітрових турбін становить лише 80 метрів. RCAM Technologies, заснована Джейсоном Котреллом з Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL), планує використовувати технологію 3D-друку, технологію виготовлення залізобетонних добавок для виготовлення опор 140 і більше метрів. Котрелл покинув Національну лабораторію відновлюваної енергії NREL у травні, щоб отримати фінансування для розробки цієї технології.
З інструментом моделювання NREL Cost Energy (LCOE) компанія очікує, що вежа з висотою 140 метрів збільшить виробництво електроенергії більш ніж на 20% у районах, де є вітрова енергія з вітрозахистом. Завдяки тому, що лопаті здатні захоплювати більш стабільну і сильну енергію вітру, надвисока башта дозволить значно збільшити коефіцієнт потужності та значно зменшити витрати на виробництво електроенергії.
Згідно з заявкою на фінансування, поданою до Каліфорнійської енергетичної комісії (CEC), компанія RCAM Technologies вважає, що технологія 3D-друку дозволить виробляти башти на вітровому заводі на половину вартості традиційних сталевих веж, у районах з нижчим вітром швидкість, вона може зменшити вартість енергії вітрової енергії на 11% ".
Цифровий бетон
Котрелл зазначив у відео, випущеному NREL: "При будівництві вітрової електростанції ми прагнемо використовувати максимально можливі вітрові турбіни для захоплення вітрових енергетичних ресурсів з більш високими швидкостями вітру, однак у цьому випадку діаметр вежі також стане дуже великі, значно збільшують складність дорожнього транспорту. Технологія 3D-друку дозволяє нам використовувати технологію виробництва автоматизованого бетону для виготовлення веж на вітровому заводі, що дозволяє уникнути транспортних та логістичних обмежень ".
Згідно з угодою з Каліфорнійською енергетичною комісією, RCAM Technologies буде відповідати за розробку нижньої половини двох надвисоких гібридних вітроелектричних вежі висотою від 140 до 170 метрів. У верхній половині вежі буде використовуватися традиційна конічна сталева башта, а нижня половина буде побудована за технологією виробництва добавок залізобетону. Прототипна частина бетонної башти буде виготовлена з використанням робочої руки та 3D-принтера та буде протестована в Каліфорнійському університеті в Ірвіні.
На практиці, компанія RCAM Technologies планує виробляти бетонні башти з великим діаметром на вітровому заводі, або бетоном, що транспортується стандартними транспортними засобами, або бетоном із змішувального обладнання, такого як лиття під тиском.
Збільшити потенціал коефіцієнта потужності
Дослідження NREL показують, що на Великих рівнинах річний коефіцієнт потужності вироблення потужності деяких вітрових електростанцій може перевищувати 50% при висоті вежі 80 метрів. Загальновідомо, що застосування вищих веж може зробити енергію вітру більш економічно конкурентноздатною у більшості регіонів.
На засіданні Американської асоціації вітроенергетики в травні поточного року дослідники NREL написали у звіті про високотехнологічні технології вітрової енергетики: «За межами центру вітрової стрілки середня вартість розвитку вітроенергетики вища, ніж недорогий природний газ і низька вартість фотоелектричної енергії, вартість якої все ще зменшується ".
"Щоб розширити географічне застосування вітроенергетичних додатків, необхідно постійно оцінювати технологію вежі", - додав команда. "Високий ступінь висоти значно збільшує коефіцієнт ємності".
Дорога на ринок
Аарон Барр, старший консультант компанії MAKE Consulting, сказав електронною поштою: "Після того, як висота концентратора перевищить 120 метрів, бетонні башти швидко стали економічно ефективною альтернативою сталевим трубам".
Барр зазначив, що в Європі бетонні башти вже протягом більше десяти років. Проте, більшість конкретних башт споруджуються в іншому місці і відправляються на сайт проекту. Технологічні компанії RCAM можуть уникнути багатьох транспортних обмежень шляхом заливки бетону на місці.
Він додав: "Завдяки наповненню на місці ви можете заощадити на логістиці та витратах на матеріали та принести деякі з найперспективніших додатків сучасної технології 3D-друку до вітроенергетики".
Але Барр попереджає, що технологія 3D-друку може збільшити час підйому вітрових турбін. "Спеціальне обладнання та час затвердіння бетону можуть значно збільшити термін будівництва вітрової електростанції". Він сказав: "У більшості вітряних електростанцій у Сполучених Штатах, якщо всі одиниці обладнання було транспортується на сайт, швидкість підйому може досягати 1 одиниця / День, ще швидше Однак використання виробництв бетонних опор на місці значно подовжує цикл встановлення, тим самим збільшуючи ризик витрат та впровадження ризику розвитку вітрової електростанції ".
Чи можуть RCAM Technologies виробляти бетонні вітряні вежі з технологією друку 3D як швидко та недорого, як це оцінює? Компанія буде працювати з Лабораторією будівництва Каліфорнійського університету в Ірвіні, щоб завершити будівництво та випробування прототипу.
Як частина програми EnergyI-Corps NREL, Джейсон Котрел та його колега Скотт Дженн відвідали 75 машинобудівників та компаній, що займаються розробкою.
"Ми виявили, що інший виробник машин вивчає дуже подібну технологію, ми контактуємо з цим виробником і сподіваємось на тісну співпрацю з нею", - сказав Котролл у відео, випущеному NREL.
Котрелл підтвердив електронною поштою, що компанія RCAM Technologies обговорює співпрацю з декількома машинобудівниками, включаючи компанію, яку він згадав у відео без відкритої назви.
