据GE官网消息，GE可再生能源公司的工程师及其合作伙伴正在进行创新从混凝土中3D打印风力涡轮机塔架。
在仓库内，大约20名工人正在使用世界上最大的3D打印机之一，用高科技混凝土形成风力涡轮机塔架的底座。
他们的成功可以帮助风能行业突破瓶颈，这些瓶颈限制了陆上风力涡轮机的尺寸和功率，并导致更高效的风电场设计。
GE可再生能源公司新兴技术高级工程经理兼该设施负责人克里斯托弗·肯尼（Christopher Kenny）表示，近几十年来，风能行业发生了巨大变化。
但是，陆基风力涡轮机的强大程度存在物理限制。
“更大的发电机将需要更高，更坚固和更大的塔，”他说。
“如果我们什么都不做，我们就会遇到障碍。
为了制造今天的风力涡轮机塔架，建筑商将预制钢管带到平板卡车上的位置，并在现场将它们焊接在一起。
但是，任何试图将一件家具搬进纽约市步入式公寓的人都知道，有些限制是不能被打破的。
对于涡轮机塔架，该限制的直径约为14英尺。
使它们变得更大，它们变得太宽而无法适应许多道路。
（风力叶片在长度方面也面临类似的问题。
但GE找到了一种巧妙的方法，将叶片分成两部分，并在风电场组装它们。
“这是一个真正的障碍，但有办法绕过它，”肯尼说。
方式是3D打印，也称为增材制造。
通过从现场混凝土上3D打印塔架的底部，风电场建设者将能够使其更宽，足够坚固，以支持更高，更强大的涡轮机。
该方法还可以解锁新的风力发电地点。
肯尼和他的团队正在卑尔根测试的打印机由长桁架和直角连接的横梁组成，其方式类似于音乐节的音乐会舞台。
连接到横梁的电动机将打印喷嘴向三个方向移动，并允许其打印高达20米的混凝土结构 - 约66英尺。
肯尼说，将预制钢塔连接到20米高的混凝土基座上可以帮助风电场设计师建造塔架达到140米至450英尺的涡轮机。
更高、更强大的涡轮机可以帮助增加风电场的年化能源输出（AEP），这是描述风力涡轮机效率的重要行业数字。
该数字表示涡轮机每年产生的实际能量，取决于涡轮机设计，特定位置的风速和大风天数。
“轮毂高度对于AEP增益至关重要，今天它通常没有完全优化，”Kenny说，并补充说，风通常更强，更稳定地离地面更高。
由于印刷的混凝土底座的高度可能会有所不同，因此印刷可以允许涡轮机高度根据当地地形进行优化。
“当你想到地形和风力发生变化的非常大的风电场时，我们在如何改变涡轮机的高度以最大化场地布局方面受到限制，”肯尼说。
美国能源部正在以500万美元资助这项研究，强调了该项目的重要性。
“我们感谢美国能源部对我们在这里进行的研究的支持，并相信这将有助于使未来的风电场更加高效，经济和对环境负责，”GE可再生能源首席技术官Danielle Merfeld说。
她说，“创新将继续成为加速能源转型的关键驱动力。
GE多年来一直在研究3D打印的风力涡轮机塔架。
它与COBOD和Holcim一起，于2020年在丹麦印刷了混凝土塔。
Kenny在丹麦参加了第一次印刷测试，他说GE在过去两年中一直与COBOD合作发展打印机设计，并与Holcim合作开发混凝土的新成分。
例如，在卑尔根，通用电气正在使用当地的石头和沙子来提出一种工艺，可以帮助在不同地点调整配方。
Kenny 说：“与其在全国各地用卡车运输石头，不如使用当地材料具有经济意义和环境意义。
此次合作还导致确定和构建移动打印业务在现场所需的核心组件。
它们包括大型打印机，拖车上的移动混凝土批处理设备，水泥储罐（也位于车轮上）以及用于形成圆形钢筋环的组件，这些钢筋环进入混凝土内部并支撑塔架。
Kenny说：“我们正在开发的所有工具和设备都将安装在可以在现场之间旅行的定制吊舱中，我们正在这里测试原型。
整个系统的设计工作方式如下：批处理厂将储罐中的水泥与石头、沙子和水混合，然后将混凝土送到打印机。
然后，打印机通过特殊的喷嘴挤出所需形状的混凝土层。
每层有几英寸厚。
与批处理厂一样，该过程由传感器和摄像头监控。
团队需要解决许多工程挑战。
例如，混凝土混合物必须快速硬化，以便其顶部的层不会变形。
但是，如果混凝土硬化得太快，可能会堵塞打印机并破坏设备。
“这是一个很好的平衡，”肯尼说。
GE将于2022年在室内测试印刷工艺，并计划明年开始在室外印刷，目标是展示一个全面的室外塔式部分。
最终目标是展示交付具有成本效益的高塔的能力，为此，GE团队正在寻找一个可行的场地来安装将产生2至3兆瓦的原型涡轮机。
