風力発電所の稼働を見たことがある人なら、現代の風力タービンが非常に畏敬の念を抱かせるものであることをご存知でしょう。巨大な巨大なタービンがすべて一列に並び、微風で巨大なブレードが回転します。過去数十年で、より高い高度でのより大きな突風に対応するためにタービンの高さは 3 倍以上になり、すべてのエネルギーをより効率的に受け取るためにサッカー場ほどの長さのローターが誕生しました。
タービンが高く、ブレードが大きいほど、より多くの電力を生成できます。しかし、これはある程度までは意味があるだけであり、その点は単純な経済学によって定義されます。
近年、特に風力タービンの高さを高める傾向は頭打ちになっています。製造、労働、輸送の課題によって制限されている現在のテクノロジーは、強い逆風に直面しています。だからこそ、GEは行き詰まりを打破するために将来に目を向けているのです。同社は、3D プリンティングを利用すれば、大金を掛けずにタービンの高さを 2 倍にできると考えています。
会社今週言った彼らはパートナーのCOBODおよびLafargeHolcimと協力して、現場でコンクリートのタービンベースを印刷できる巨大な3Dプリンターを設計しているとのこと。最終的な設計は、コンクリートの基礎が鉄塔とタービンを支えるハイブリッド型となる。同グループは2019年秋に試作基地を完成させ、2023年の生産を目指す.
新しいタービンの高さは 200 メートルで、今日の 80 メートルのモデルよりも小さく、シアトルのスペース ニードルさえも見下ろすことになるでしょう。この穏やかな巨人が風力発電のコストをさらに引き下げ、風通しの悪い地域にも風力発電を広めることが期待されています。
より高いタービンのトレードオフ
上に行くほど風が強くなるのはよく知られています。国立再生可能エネルギー研究所 (NREL)分析米国の大部分、特に東半分では、高さ 80 メートルに比べて、高さ 160 メートルでは風速が時速 6 マイルも最大で速くなることがわかっています。
より高い風力タービンを建設することは直感的に理にかなっています。しかし、それはそれほど単純ではありません。
たとえば、高速道路の高架の高さは重要な制限要因です。タワーの一定の高さを超えると、より高いタービンを支持するにはより広いベースが必要になるため、工場から風力発電所まで駆動するにはベースが広すぎます。プレキャストコンクリートの部品を組み立てたり、型を作ってそこにコンクリートを流し込んだりすることで、現場で基地を構築できます。しかし、どちらの方法を選んでも、より多くの労力、時間、お金がかかります。ある時点で、追加の費用が、より高いタービンが収集できる追加のエネルギーを上回ります。
NREL の報告書によると、現在の技術は経済的ボトルネックを打破できるかもしれないが、明らかな特効薬はない。ただし、著者らは、現場でコンクリート基礎を 3D プリントすることで、実現可能性はまだ証明されていないものの、これらの問題の多くを解決できる可能性があると述べています。たとえば、プロセスの多くが自動化され、必要な労力と時間が削減されます。
世界最大の風力タービン メーカーの 1 つであり、3D プリンティングの経験を持つ製造大手である GE が、この技術には挑戦する価値があると考えるのも不思議ではありません。
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家を 3D プリントできたら…
誇大広告のピーク時には、デスクトップ 3D プリンタがすべての愛を集めましたが、手頃な価格のマシンはほとんどがプラスチックのチョッチクの製造に限界を超えていました。一方、産業用 3D プリンティングはさらに大きな進歩を遂げています。大型の産業用 3D プリンターは爆発する可能性がありますそして。そして後者は、明らかに GE の風力タービン事業に最も関連しています。
家のような大きな構造物を印刷するには、丈夫でプリンターをこすらず、すぐに乾く特別なコンクリートが必要です。 3D プリント住宅の夢は少なくとも 20 年前に遡りますが、最近では状況が熱くなっています。ちょうど去年、例えば「ICON」と「New Story」.
GE も同様の技術を使用してタービン ベースを印刷する可能性があります。昨年10月にコペンハーゲンで印刷されたプロトタイプのベースは高さ10メートルで、層ごとに印刷され、その2つの壁は中央に重ねられた曲がりくねったコンクリートの線で結合されています。
コンクリートから 3D プリントされた風力タービン ベースのプロトタイプ。画像クレジット:GE
GEは風力タービンを設計し、COBODは3Dプリンターを製造し、LafargeHolcimはその仕事のために独自に配合したコンクリートを製造する。今後数年間で、グループは、3D プリントされたベース、プロダクション プリンター、およびスケールに必要な十分な材料を備えた本格的な風力タービンのプロトタイプを完成させたいと考えています。すべてうまくいけば、新しいタービンは最大 33% 多くの出力を生成し、より多くの場所で実用化される可能性があります。
「あなたが注目しているのは、業界を新たなレベルに引き上げることを可能にする技術です」と、国立風力技術センターの主任エンジニアで国立再生可能エネルギー研究所の上級研究員であるポール・ヴィアーズ氏は言う。に言ったヴァージ。 「これは次世代の風力発電への足がかりです。」
通常、それほどセクシーではない製造方法が経済的に最も実用的ですが、場合によっては 3D プリントが時間とお金を節約し、この場合はおそらく地球を節約できる場合があります。
ジェイソンは SingularityHub の編集ディレクターです。彼は科学とテクノロジーに進む前に、金融と経済について研究し、執筆しました。彼はほとんどすべてのことに興味を持っていますが、特に人工知能、コンピューティング、ロボット工学、バイオテクノロジー、神経科学、宇宙における大きなアイデアや進歩について学び、共有することが大好きです。