Сразу после анонса проекта AIR2WATER компания GE Research получила награду от Министерства энергетики США на разработку и производство лопастей ветряных турбин, печатаемых на 3D-принтере.
В рамках этого проекта стоимостью 6,7 млн долларов США GE Research объединится с GE Renewable Energy и LM Wind Power, бизнесом, принадлежащим GE Renewable Energy, и получит данные от Национальной лаборатории Ок-Ридж и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, чтобы повысить конкурентоспособность как наземной так и оффшорной ветроэнергетики.
Первоначально в рамках проекта будет изготовлен полноразмерный напечатанный на 3D-принтере наконечник лопасти для структурных испытаний в дополнение к трем наконечникам лопастей, которые будут установлены на ветряной турбине, с прицелом на снижение производственных затрат и повышение гибкости цепочки поставок компонентов.
«Мы рады сотрудничать с DoE Advanced Manufacturing Office, а также с нашими партнёрами мирового класса, чтобы создать инновационный передовой производственный и аддитивный процесс, который полностью революционизирует состояние производства ветряных лопастей», - сказал Маттео Беллуччи, возглавляющий в GE передовое производства в области возобновляемых источников энергии.
«АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО МОЖЕТ ПРИВЕСТИ К ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ ИЗМЕНЕНИЯМ В СТОИМОСТИ, ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ВЕТРОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ПОМОГАЕТ GE ПОДДЕРЖИВАТЬ РАЗВИТИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ НАШИХ КЛИЕНТОВ И УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ПЕРЕХОДОМ ЕЩЁ БЫСТРЕЕ».
Компания GE первой внедрила легкие композитные лопасти вентилятора в свои реактивные двигатели более двух десятилетий назад. Благодаря опыту в области материалов и композитов в авиационном секторе, GE стала одной из ведущих компаний в этой области.
В 2019 году компания напечатала на 3D-принтере лопатки турбины длиной в фут для своих двигателей GE9X, которые используются в двухмоторном реактивном самолете Boeing 777X. 16 лопастей из углеродного волокна четвертого поколения позволили снизить общий вес двигателя и максимально увеличить его мощность, а 777X совершил свой первый полет год спустя, оснащенный более чем 300 деталями, напечатанными на 3D-принтере. С момента своего появления GE9X был признан самым большим в мире коммерческим реактивным двигателем с диаметром переднего вентилятора 134 дюйма.
С годами опыт компании в области авиации все шире применяется в её деятельности в секторе ветроэнергетики. В июне прошлого года GE Renewable Energy в партнерстве со строительной компанией COBOD, занимающейся 3D-печатью, и специалистом по строительным материалам LafargeHolcim разработали «рекордные», напечатанные на 3D-принтере, башни ветряных турбин с потенциалом для увеличения мирового производства возобновляемой энергии при одновременном снижении стоимости энергии.
Исполнительный директор GE Research по связям со СМИ Тодд Алхарт рассказал, как знания и опыт компании в области авиации будут способствовать развитию ее инноваций в области ветроэнергетики.
«Одно из ключевых преимуществ, которые инженеры GE привносят в этот проект, - это наш многолетний опыт разработки и коммерциализации аналогичных аэродинамических конструкций в нашем авиационном бизнесе», - пояснил он. «У нас есть глубокое понимание того, как эти типы материалов ведут себя и функционируют в этих типах конструкций, что будет невероятно полезно для нас в текущем проекте для наконечников лопастей ветряных турбин».
В течение двухлетнего проекта GE и её партнеры будут применять процессы аддитивного производства, чтобы упростить этапы, необходимые для изготовления наконечников лопастей, чтобы обеспечить гораздо более высокую пропускную способность в рамках производственного процесса. Концы лопастей будут иметь длину от 8 до 10 метров и будут изготовлены из термопластичных композитных материалов с использованием комбинации технологий 3D-печати и традиционных технологий производства.
По словам Алхарта, использование 3D-печати для наконечников лопастей потребует меньше материала и приведет к меньшему количеству отходов по сравнению с традиционными производственными процессами, что наряду с упрощением производственного процесса и более высокой производительностью в конечном итоге снизит стоимость изготовления деталей.
Помимо снижения затрат на производство, проект надеется повысить гибкость цепочки поставок наконечников турбинных лопаток, которые, как ожидается, будут легче, чем те, которые производятся обычными способами, и будут использовать больше перерабатываемых материалов. Ожидается, что время цикла проектирования детали также будет сокращено, чтобы обеспечить большую оптимизацию ветряных электростанций и обеспечить дальнейшее увеличение годового производства энергии.
«Эта технология сначала будет применяться в новых турбинах», - сказал Алхарт. «Но, конечно, со временем её можно будет применять и на старых турбинах, чтобы оптимизировать использование местных ветровых ресурсов. Как только технология будет полностью проверена, 3D-печать позволит значительно быстрее наращивать производство по сравнению с традиционными методами».
Конечная цель проекта - повысить конкурентоспособность наземной и морской ветроэнергетики за счет разработки интегрированного процесса 3D-печати для конструкций высокопроизводительных лопаток турбин. Есть надежда, что этот новый процесс аддитивного производства позволит в будущем разрабатывать более крупные роторы турбин.
По словам Алхарта, у GE есть много других возможностей применить свои процессы аддитивного производства в более широком секторе возобновляемых источников энергии: «Конечно, между лопастью и башнями добавка помогает нам расширить наше мышление и возможности для улучшения энергии ветра. Мы также видим возможности в наших подразделениях TII по возобновляемым источникам энергии для применения AM для проектирования новых деталей и инструментов.
«ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СОЗДАЕТ НОВЫЕ СТЕПЕНИ СВОБОДЫ В РАЗРАБОТКЕ И ПРОИЗВОДСТВЕ КРИТИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ. ПОМИМО ВЕТРА, МЫ ВСЕГДА ИЩЕМ ДРУГИЕ ОБЛАСТИ, НАПРИМЕР ХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ, ГДЕ АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МОГУТ ПОМОЧЬ НАМ РАСШИРИТЬ ГРАНИЦЫ ПРИМЕНЕНИЯ НАШИ ПРОДУКТОВ».