ساخت توربین دی اکسید کربن با استفاده از پرینتر سه بعدی پلاستیک

شرکت جنرال الکتریک با استفاده از پرینتر سه بعدی، نمونه اولیه توربین دی اکسید کربن با سایز میز کار را ساخته است، که میتواند انرژی لازم برای یک شهر کوچک را فراهم نماید.

اگرچه شما هرگز در هنگام استفاده از لپ تاپ یا روشن کردن دستگاه قهوه ساز خود به این نکته فکر نمیکنید، اما فراهم سازی انرژی مورد تقاضا برای نیاز روزافزون  انرژی در دنیا، یکی از بزرگترین چالش هایی است که بشر با آن سرو کار دارد و منابع انرژی  آن نیز روز به روز در حال خالی شدن هستند. به همین دلیل متخصصان حوزه انرژی سخت مشغول کار بر روی روش های نوینی هستند که بتوانند نیاز روزافزون انرژی بشر را فراهم کند و شرکت جنرال الکتریک به تازگی راه حلی برای این قضیه پیدا کرده است. این شرکت با استفاده از پرینترسه بعدی، نمونه اولیه یک توربین کوچک را ساخته که بر روی میز کار قرار میگیرد و در کنار این ابعاد کم، میتواند برق نزدیک به 10000 خانه را فراهم کند. علاوه بر اینها این توربین انرژی مورد نیاز خود را از گرمای تلف شده منابع دیگر تولید انرژی فراهم میکند. این توربین، می تواند توربین آینده لقب بگیرد.

یقینا جنرال الکتریک با تکنولوژی پرینتر های سه بعدی غریبه نیست، چه آنکه این شرکت با استفاده از پرینت سه بعدی فلزات همواره محصولات جدیدی تولید می کند.در سال 2015 این شرکت یک کارخانه پرینت سه بعدی را به ارزش 200 میلیون دلار در هند افتتاح کرد و در اوایل نوامبر هم شرکت “سهولت ساخت افزایشی”  در پیتسبورگ آغاز به کار کرد. در حالی که بیشتر این تجهیزات با استفاده از پرینت سه بعدی فلزات انجام می پذیرد، مهندسان جنرال الکتریک در آلبانی نیویورک، اقدام به طراحی و ساخت نمونه پلاستیکی این توربین، پیش از ساخت مدل فلزی آن کردند. همانطور که در عکس بالا مشاهده می شود، سرپرست مهندسی این پروژه، دوگ هافر، مدل ساخته شده با استفاده از پرینتر سه بعدی پلاستکی را به آسانی در دست گرفته است؛ اگرچه مدل فلزی و کاربردی این توربین نیز در حدود 70 کیلوگرم وزن خواهد داشت که به نسبت سبک است.

ساخت توربین دی اکسید کربن با استفاه از پرینتر سه بعدی پلاستیک

اما انقلاب اصلی نه در طراحی آن، بلکه در شیوه تولید انرژی توسط آن است. به جای استفاده از بخار- که معمولا در اکثر توربین برای به حرکت درآوردن پره ها استفاده می شود- این توربین از دی اکسید کربن فوق بحرانی استفاده میکند. در این روش، دی اکسید کربن در دمای 700 درجه و تحت فشار بالا نگهداری می شود. در این حالت CO2 در حالتی بین گاز و مایع قرار داشته که بهینه ترین شرایط برای تولید انرژی می باشد. در حالیکه اکثر توربین های بخار متداول بازدهی در حدود 40 درصد دارند، با تکیه بر انتقال حرارت بهینه این دستگاه نوآورانه، بازدهی در حدود 50 درصد حاصل می شود. این توربین جدید بسیار سریع می باشد. در حالتی که توربین هایی عادی زمانی در حدود 30 دقیقه لازم دارند تا شروع به تولید انرژی نمایند، این توربین می تواند در 1 یا 2 دقیقه آغاز به کار کند.

شاید مهمترین ویژگی دیگر این دستگاه، عدم اتلاف دی اکسید کربن می باشد. ماده باقیمانده از سیکل سرد شده، دوباره فشرده می شود و برای تولید انرژی از آن استفاده میگردد. برای این کار ، ماده اولیه می تواند از حرارت تلف شده سیستم های دیگرمانند سیستم های خورشیدی و یا هسته ای استفاده کند. حرارت در این سیستم، برای ذوب نمک استفاده میشود که به نوبه ی خود به گرم کردن دی اکسید کربن می انجامد. این سازوکار برای تولید انرژی به روشی بسیار پاک و بهینه مناسب است. ” دنیا به دنبال روش های تمیزتر و بهینه تر برای تولید انرژی می باشد. مفهومی که ما در این ماشین به دنبال آن هستیم هر دوهدف را ارضا میکند. هافر در ادامه می افزاید: این ماشین کوچک به ما اجازه انجام کارهای جالبی می دهد.

هافر تاکید می کند که این سیکل توربین در ترکیب با تکنولوژی خورشیدی متمرکز، یک سیکل کاملا بسته را به دست می دهد.این تکنولوژی از آینه و لنز برای متمرکز کردن نور خورشید بهره می گیرد و میتواند – همانند تمام سیستم های فتوولتائیک – ساعت ها بعد از غروب خورشید نیز مورد استفاده قرار گیرد. در بعضی از نمونه های این سیکل، هنگامی که دی اکسید کربن به طور پیوسته در چرخه مورد استفاده قرار می گیرد، توربین به صورت نظری، خالی از هرگونه اتلافی است. علاوه بر این، این سیستم میتواند با توجه به قابلیت روشن و خاموش شدن سریع با توجه به نیاز شبکه توزیع برق، به عنوان یک قسمت از سیستم ذخیره انرژی برای شبکه های مصرفی انرژی عمل کند – موردی که نقطه ضعف سایر سیستم های تولید توان از انرژی های تجدیدپذیر محسوب می شود.

تمام ویژگی های گفته شده، این توربین را گزینه ای امید بخش معرفی میکنند. متاسفانه، این توربین هنوز در مراحل اولیه تولید قرار دارد. تیم طراحی در حال حاضر مشغول کار با سازمان انرژی امریکا و دیگر سازمان های دولتی برای تست نمونه اولیه آن میباشد ولی پیشتر گفته اند که این توربین کوچک می تواند با بزرگ شدن، تا 500 مگاوات برق تولید کند که برای یک شهر کامل کافی است. خوشبختانه بیشتر مراحل تست در سال 2016 تمام خواهد شد و پس از آن شرکت جنرال الکتریک میتواند امکان سنجی اقتصادی این پروژه را بررسی کند. هافر در این زمینه می گوید : نکته اساسی به اقتصاد باز خواهد گشت.در این نقطه، داستان اقتصادی ما شبیه باطری خواهد بود.

ساخت توربین دی اکسید کربن با استفاه از پرینتر سه بعدی پلاستیک

هافر اضافه می کند: این شیوه های بهینه تولید انرژی، بیشتر از هر زمان دیگری مورد نیاز است. با توجه به انتظار رشد 50 درصدی مصرف انرژی در 2 دهه آینده، مانمی توانیم منتظر روش هایی برای بهینه کردن تولید توان بمانیم. راهکاری که ما و سازمان انرژی ایالات متحده در حال کار بر روی آن هستیم، مارا به این هدف میل خواهد داد.

 

 

منبع: +

ترجمه اختصاصی از شرکت پژوهشگران صنعت آرتا

به اشتراک گذاری

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on pinterest
Pinterest
Share on linkedin
LinkedIn

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.