Инженеры из США представили инновационную концепцию создания малых гидроэлектростанций, основанную на использовании 3D-печатных турбинных систем. Данное решение призвано существенно сократить капитальные вложения и ускорить ввод в эксплуатацию энергетических объектов на базе уже существующих плотин и малых водотоков.
Разработка, созданная специалистами компании Cadens (Висконсин) в партнерстве с Центром демонстрации производства Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL), предлагает отказаться от дорогостоящего производства уникальных металлических компонентов в пользу аддитивных технологий и доступных композитных материалов.
Речь идет о сегменте малой гидрогенерации, способной эффективно функционировать при минимальных перепадах уровней воды и генерировать до 100 кВт мощности. В одних только Соединенных Штатах насчитываются десятки тысяч плотин, однако лишь малая доля из них оснащена генераторами. При этом потенциал задействования около 51 тысячи неиспользуемых объектов оценивается в 29 ГВт скрытых энергетических мощностей.
Ключевым барьером для развития отрасли остается высокая стоимость и длительные сроки индивидуального проектирования под каждую конкретную локацию. Команда Cadens предложила рациональный подход: замещение специализированных узлов стандартными ПВХ-трубами в сочетании с ключевыми элементами турбины, созданными на 3D-принтере.
Фундаментальным компонентом системы стал диффузорный канал, оптимизирующий отвод водных масс и повышающий общий КПД установки. Деталь, состоящую из двух сегментов общим весом 313 кг, напечатали из ABS-пластика с армированием углеродным волокном.
При создании корпуса турбины была применена гибридная методика: по 3D-печатной мастер-модели была отлита финальная конструкция из стеклопластика. Габаритные элементы, включая опорные узлы, крепежи и роторные секции, были произведены с помощью технологий промышленной крупноформатной 3D-печати.
Испытания подтвердили, что такой технологический подход позволяет снизить удельные капитальные затраты на возведение малых ГЭС почти на 40% относительно традиционных инженерных решений. Прототип, установленный на базе Cadens в Висконсине, успешно эксплуатируется уже более шести лет, выступая в роли полигона для апробации новых материалов и конструктивных схем.
Источник: iXBT
