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低成本小型3D打印涡轮机:保障可再生能源供应

  可再生能源是未来人类赖以生存的资源之一,大多数专家往往更加侧重于大型的太阳能、水力和风能装置,并通过大范围的网络将能量带给人们。那么为什么不能在使用一些更加小型化的设计,让人们对新能源的使用本地化,从而节省了运输成本呢?这正是比利时的一家名叫Turbulent的创业公司想要做的事情。该公司一直致力于开发小规模的3D打印涡轮机,这种涡轮机能够从一条小河中获得足够的能量来维持几个家庭的日常需要,尤其适合偏远地区和发展中国家。

  这项方案的开发者是Geert Slachmuylders和Jasper Verreydt,他们俩目前在创新开发者圈子中小有名气,他们的目标是设法解决一些常见的可再生能源的供应问题。尽管今天仍有13亿人得不到电力供应(还有更多人依靠不那么环保的能量,比如柴油发电机产生的能量),而可再生能源似乎还是不那么普及。“出于种种原因,大多数(可再生)资源依然过于依赖政府拨款。其次,像风能或者太阳能这类能源的供应受环境影响波动性很大,这就造成了电网稳定性的问题。”他们说。

  相比较而言,水电在这方面问题较少,但是它也有自己的问题。“传统的水电项目主要使用大型构筑物和水坝,往往会造成洪水、荒漠化、人口排放、增加甲烷排放等问题。”他们说,比如像尼罗河上的水坝。更重要的是,这些解决方案并不能解决那些没有电网或者电网比较有限的偏远位置的问题。“我们需要一种使用标准材料制造、安装简便的可分散绿色能源生产装置。”他们宣称。

  他们说的就是Turbulent,目前该公司已经开发出了3D打印的Turbulent原型。这是一种紧凑、高效的水电站,主要利用涡流的原理在更小的河流,比如小溪中,产生能量。“我的同事Geert在观察河流里的桥柱时,注意到了这些柱子后面自然产生的漩涡。因此他认为我们能够以最有效的方式制造出可以产生能量的漩涡。”Jasper Verreydt解释说:“我们正在一条高度差仅有1米的河流中制造一个漩涡。一条很小的河流就足以供应3到4个家庭的日常能量需求。”

低成本小型3D打印涡轮机:保障可再生能源供应

  事实上,这些小型水力发电厂可以放在仅有2米高差的小河里(而且不会像水坝那样阻塞河流自然功能),其生成功率可高达200千瓦。结合经过优化的叶轮和控制软件,可以将效率维持在最多,而且这些小电站需要的维护很少。“我们的涡轮安装起来很容易,并且对于周围的环境、水流没有影响。通过这种方式,Turbulent可以提供一个可靠、易于维护、经济上有趣的解决方案。此外,它还可以远程监控并能够很容易地与其它能源或者智能电网连接。”该公司补充道。这种能源是完全清洁的,对于鱼类不会有不利影响。

  听起来这是一个相当完美的解决方案,因此Turbulent已经与欧特克和VITO等公司达成了技术合作,并且获得了来自KIC Innoenergy、Iminds和比利时政府的资助。3D打印也在这中间发挥了作用,所有主要的部件在进行最终制造之前,其所有的原型都是3D打印的。

低成本小型3D打印涡轮机:保障可再生能源供应

  在3D打印技术的帮助下,Turbulent公司发现他们小小的发电机远比其更大的竞争对手更加有效。“我们的竞争对手的涡轮旋转速度要低得多,这意味着它们要应对很高的扭矩,因此不得不使用大型的基础设施,比如有很多技术要求的混凝土水坝。”他们解释说:“此外,由于使用了更小的部件,我们的物流和安装将更容易、更有效。剩下的则由软件来完成,无论是有效的控制还是预测性维护。”

  虽然Turbulent目前仍在开发过程中(一个测试性的发电站已经开发完成),但是必定会对我们的能源消费产生长远的、积极可持续的影响。

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