海上风力发电机建设，3D打印技术或将派上大用场！

2021-01-04 09:27

接着，GE Renewable Energy签署了Haliade－X 13 MW的第一份合同，同意向Dogger Bank A和Dogger Bank B供应190台机器，这是预计将成为世界上最大的海上风电场的前两个阶段。北海，距英格兰约克郡海岸约130公里。该风力发电场计划于2026年完工，预计可产生3．6吉瓦的电力，足以为450万英国家庭供电。

生产更大的风力涡轮机出现新的挑战，100多米长的叶片也必须作为一个整体来生产，不能由多个部分组装而成，并且玻璃纤维增强塑料的强度已达到承受越来越大的风力的极限。

如今，叶片是使用极其昂贵的高级模具生产的，这种模具不仅非常大，而且还需要非常复杂的工艺才能有效地冷却和固化玻璃纤维增强叶片。未来，大幅面复合3D打印技术可以大大降低这些叶片模具的生产成本，甚至可能直接生产100多米长的碳纤维增强叶片。虽然目前尚未真正应用，但是Ingersoll和Themrwood等公司已经证明，大幅面复合3D打印系统的成型尺寸可以无限大。

早在2018年，美国能源部的风能技术办公室和先进制造办公室就与另一家大幅面复合3D打印公司辛辛那提公司（Cincinnati Inc．）合作，将增材制造应用于大型风力涡轮机叶片模具的生产中。

对于大型产品（例如风力涡轮机叶片）来说，3D打印被认为是非常有吸引力的选择。这些产品属于劳动密集型，主要是通过手工劳动来沉积大量复合材料，模具本身非常昂贵，而且耗时。

在风电行业中，使用增材制造直接从CAD中生产定制叶片，还意味着在风电场中每座塔的风力涡轮机叶片可以优化。这意味着有一天可以针对发电场中每个位置以及每个不同发电场中的单个位置，根据风和湍流模式优化每个涡轮机的叶片。增材制造技术降低成本，缩短的交货时间。

但这需要时间。在最终材料密度和质量、工艺可重复性和成本方面，3D打印仍然存在重大限制。更不用说打印出如此大的物体。但是，涡轮机变得越来越大，已经成为一种趋势，其生产过程将必须有3D打印技术的身影。

2019年12月，南极熊从外媒获悉，混凝土3D打印初创企业RCAM Technologies与IT服务提供商Accucode建立了合作伙伴关系。双方共同开发用于海上风力发电机的大型3D打印混凝土结构。

△海上风力涡轮机建设示意图

该项目的前期工作在美国能源部的国家可再生能源实验室（NREL）中完成。经过初步测试后，RCAM的混凝土3D打印机将会移至Accucode公司科罗拉多斯普林斯的站点，以进行进一步的研发。

RCAM与加利福尼亚大学欧文分校合作开发了一种低成本的陆地风轮机塔架3D打印方法，并进行了测试，获得了加州能源委员会Grant EPC－17－023的资助。下一步是用于海上风力涡轮机基座的混凝土3D打印。

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