3D-trykkteknologi anvendt på vindturbinproduksjon for å løse problemet med stor vindkrafttransport
Hvis du noen gang har kjørt en lastebil over en stor del av en vindturbin, vil du oppdage at dens begrensninger er åpenbare. Da bladene blir lengre og lengre, blir tårnene høyere og høyere, og det blir svært vanskelig å transportere disse store delene på motorveien.
En oppstart i California har kommet opp med en løsning: RCAM Technologies mottok nylig et $ 1,25 millioner tilskudd fra California Energy Commission (CEC) for å teste muligheten for å produsere betongstårn på vindparken gjennom 3D-utskrift.
I dag er den gjennomsnittlige tårnhøyden til de amerikanske vindmøllene kun 80 meter. RCAM Technologies, grunnlagt av Jason Cotrell fra National Renewable Energy Laboratory (NREL), planlegger å bruke en 3D-utskriftsteknologi, tilsetningsstoffproduksjonsteknologi for armert betong, for å lage tårn på 140 meter eller mer. Cotrell forlot National Renewable Energy Laboratory NREL i mai for å søke finansiering for å utvikle teknologien.
Med NRELs Cost of Energy (LCOE) modelleringsverktøy forventer selskapet et 140 meter høyt tårn for å øke kraftproduksjonen med mer enn 20% i områder med egnet vind-shear-vindkraft. Ved å gjøre det mulig for bladene å fange mer stabil og sterkere vindkraft, øker det ultrahøye tårnet signifikant kapasitetsfaktoren og reduserer kraftproduksjonskostnadene sterkt.
Ifølge finansieringsskjemaet som ble sendt til California Energy Commission (CEC), mener RCAM Technologies at 3D-utskriftsteknologi "vil gjøre det mulig å produsere tårn på vindparken til halvparten av kostnaden for tradisjonelle ståltårn, i områder med lavere vind hastigheter, det kan redusere strømkostnaden for vindkraft med 11%. "
Digital betong
Cotrell sa i en video utgitt av NREL: "Når vi bygger en vindkraftpark, pleier vi å bruke de høyest mulige vindturbiner for å fange vindkraftressurser med høyere vindhastigheter. Men i dette tilfellet vil tårnets diameter også bli veldig stor, noe som øker vanskeligheten ved veitransport. 3D-teknologi gjør at vi kan bruke en automatisert betongprosess for å produsere tårn på vindparken, og dermed unngå transport- og logistikkrestriksjoner. "
Under en avtale med California Energy Commission, vil RCAM Technologies være ansvarlig for utformingen av den nedre halvdelen av to ultrahøye hybrid vindturbin tårnene mellom 140 og 170 meter høye. Den øvre halvdel av tårnet vil bruke et tradisjonelt avsmalnet ståltårn, mens den nedre halvdelen skal bygges ved bruk av armert betong additiv produksjonsteknikker. Prototypen av betongstårnet vil bli produsert ved hjelp av en robotarm og en 3D-skriver og vil bli testet ved University of California, Irvine.
I praksis planlegger RCAM Technologies å produsere disse betongtårnene med stor diameter på vindparken, enten ved betong transportert av standard transportkjøretøy eller ved betong fra blandingsutstyr som grunnstøping.
Øk potensialet av kapasitetsfaktoren
NRELs undersøkelser viser at i de store slettene kan den årlige kraftproduksjonskapasitetsfaktoren til enkelte vindkraftanlegg overstige 50% med en tårnhøyde på 80 meter. Det er velkjent at anvendelsen av høyere tårn kan gjøre vindkraft mer økonomisk konkurransedyktig i flere regioner.
På et møte i den amerikanske vindkraftforbundet i mai i år skrev NREL-forskere i en rapport om høytårneterminiteknologi: "Utenfor vindbeltesenteret er den gjennomsnittlige utviklingsprisen for vindkraft høyere enn billig naturgass og billig fotovoltaisk kraftproduksjon, hvor kostnadene fortsatt reduseres. "
"For å utvide det geografiske omfanget av vindkraftapplikasjoner, er det nødvendig å kontinuerlig evaluere tårneteknologien," la laget til. "Den høyere navhøyden øker kapasitetsfaktoren betydelig."
Veien til markedet
Aaron Barr, seniorkonsulent hos MAKE Consulting, sa i en e-post: "Etter at navens høyde er over 120 meter, har betongtårn raskt blitt et kostnadseffektivt alternativ til stålrørstårnene."
Barr påpekte at i Europa har betongtårn vært i bruk i mer enn et tiår. De fleste betongtårnene er imidlertid prefabrikerte andre steder og sendes til prosjektstedet. RCAM-teknologiselskaper kan unngå mange transportrestriksjoner ved å hælde betong på stedet.
Han la til: "Med påhylling på stedet kan du spare på logistikk og materialkostnader, og ta med noen av de mest lovende applikasjonene av dagens 3D-utskriftsteknologi til vindkraftindustrien."
Men Barr advarer om at 3D-utskriftsteknologi kan øke vindkraftens løftetid. "Spesielt utstyr og betongherdetid kan i stor grad øke vindparkens konstruksjonsperiode." Han sa: "I de fleste vindparker i USA, hvis alt utstyr er transportert til stedet, kan løftehastigheten nå 1 enhet. / Dag, enda raskere. Bruken av produksjon av betongtårn på stedet vil imidlertid i stor grad forlenge installasjonssyklusen, og dermed øke kostnadene og implementeringsrisikoen for vindmølleutvikling. "
Kan RCAM Technologies produsere betongvindstårn med 3-D-utskriftsteknologi så raskt og rimelig som det anslår? Selskapet vil arbeide med Civil Engineering Laboratory ved University of California, Irvine for å fullføre prototypen konstruksjon og testing.
Som en del av NRELs EnergyI-Corps-program, besøkte JasonCotrell og hans kollega Scott Jenne 75 maskinbyggere og utviklingsselskaper.
"Vi fant ut at en annen maskinprodusent utforsker en meget lignende teknologi, vi er i kontakt med denne produsenten og ser frem til å jobbe tett med det," sa Cotrell i en video utgitt av NREL.
Cotrell bekreftet i en e-post at RCAM Technologies drøfter samarbeid med flere maskinbyggere, inkludert selskapet som han nevnte i videoen uten et åpent navn.
