通过3D打印推动可再生能源

关于3D打印和可再生能源的3D打印行业访谈系列转向风能领域的增材制造。

美国的风能在2020年以创纪录的速度增长，陆上风电装置数年来首次超过太阳能装置。与上一年相比，该国的海上风电管道在2020年增长了24%。另一个值得注意的新兴趋势涉及对使用海上风能生产清洁氢气的兴趣增加。为使欧盟(EU)到2026年实现其40%的可再生能源目标，从现在到那时，每年需要安装32吉瓦的新风电场。由于全球供应链问题和瓶颈，到2021年欧洲的风电装机容量仅为17.4吉瓦，3D打印是否有黄金机会增加其在该领域的应用？

GE的Haliade-X海上风力涡轮机。图片来自通用电气。

利用3D打印提升风能竞争力

3D打印的热塑性塑料叶片尖端也可以在使用寿命结束时熔化和回收，这是GE可再生能源项目的一个重要方面。该团队还在探索涡轮叶片的哪些其他部分可以从3D打印技术和热塑性材料中受益，以增加组件的上市时间、质量和可持续性。贝鲁奇表示，3D打印不仅将为风能行业带来成本和性能竞争力优势，而且该技术还将“帮助GE Renewable支持我们的客户，推动能源转型越来越远。”

一个3D打印的混凝土风力涡轮机塔。图片来自通用电气。

AM对风能的好处

关于GE，“3D打印技术已经成熟，可以帮助我们制作小型和大型部件的工具，以及对我们工厂运营效率产生直接和直接影响的快速原型制作，”Bellucci说。 “要将3D打印直接应用到我们的产品中，还需要一些时间，但潜力非常大，我们正在积极探索不同的用例。”Bellucci说，看看风能之外的整个可再生能源组合，GE认为3D打印的所有传统优势取决于相关的用例。这些好处包括上市时间、铸件模具的3D打印、更具弹性、本地化和敏捷的供应链，以及主要由技术的自动化和数字化特性驱动的提高质量一致性。

NREL研究人员的13米热塑性刀片原型的一部分。照片来自NREL的Ryan Beach。

通过3D打印帮助可再生能源转型

“3D打印还可以更轻松地将回收材料和二次材料流融入我们的设计中，”Bellucci补充道。 “例如，当我们为新的涡轮机3D打印塔时，我们正在探索使用将用于回收退役风力涡轮机叶片中生产的材料的方法，有效地交叉授粉我们与Holcim的两个有希望的合作伙伴关系。“同样，在美国国防部的支持下，我们正在探索将3D打印与热塑性材料结合用于新型先进风力涡轮机叶片的方法。这些3D打印创新可以显着减少生产新风力涡轮机所需的材料数量。根据贝鲁奇的说法，最近的生命周期评估(LCA)分析表明，在塔顶制造大型铸件时，这种先进的制造工艺可能会减少多达15%的温室气体排放。LCA还表明，先进的制造技术可以在叶尖制造过程中减少高达10%的温室气体排放，在高涡轮塔制造过程中减少25%。

“展望未来，我们将继续与客户和其他行业合作伙伴合作，开发有助于加速能源转型的创新技术，这与我们专注于使用可持续循环设计为所有利益相关者实现环境效益最大化的方式相一致，”贝鲁奇总结道。