V okviru projekta DESOLINATION, ki je namenjen dekarbonizaciji postopka razsoljevanja, je bil na Univerzi LUT dosežen pomemben mejnik. eksperimentalno potrjevanje 3D-natisnjenega heat exchanger. Ta preboj dokazuje, da aditivna proizvodnja (znan tudi kot 3D tiskanje) lahko bistveno izboljša učinkovitost toplotnih izmenjevalnikov, ki se uporabljajo v superkritični ogljikov dioksid (sCO2) Braytonovi cikli, in s tem utira pot učinkovitejšim energetskim sistemom.
Ekipa projekta DESOLINATION je nedavno dosegla pomemben mejnik, saj je uspešno potrdila svojo eksperimentalno postavitev na Univerza LUT. Ta postopek potrjevanja je vključeval več ključnih korakov:
- Oblikovanje: Ekipa je razvila načrt za toplotni izmenjevalnik, natisnjen v 3D, pri čemer se je osredotočila na optimizacijo njegove oblike in delovanja.
- Simulacija: Uporaba orodij, kot so Računalniška dinamika tekočin (CFD), ekipa je simulirala, kako bi izmenjevalnik toplote deloval v realnih razmerah.
- Dodajalna proizvodnja: Toplotni izmenjevalnik je bil natisnjen z naprednimi tehnikami 3D-tiskanja, kar je omogočilo bolj zapleteno in učinkovito zasnovo.
- Montaža: Natisnjeni deli so bili nato sestavljeni v popolnoma delujoč toplotni izmenjevalnik.
- Testiranje: Zadnji korak je bil preizkus toplotnega izmenjevalnika, da bi zagotovili, da bo vzdržal tlake in temperature, ki se pričakujejo v Braytonovem ciklu sCO2.
Uspešna izvedba teh korakov dokazuje, da lahko toplotni izmenjevalniki, natisnjeni s 3D tiskalnikom, učinkovito delujejo v okoljih z visokim tlakom in visoko temperaturo. Ta preboj pomeni pomemben korak k vključitvi teh naprednih modelov v dejanske sisteme koncentrirane sončne energije (CSP).
Kaj to pomeni za prihodnost trajnostne energije
Možnost uporabe 3D-tiskanih toplotnih izmenjevalnikov v Braytonovih ciklih sCO2 ima daljnosežne posledice za projekt DESOLINATION in širše. Z izboljšanjem učinkovitosti pretvorbe energije bodo te inovacije olajšale proizvodnjo čiste električne energije iz obnovljivih virov, kot je sončna energija. To je še posebej pomembno za cilj projekta, tj. dekarbonizacijo razsoljevanja, ki za pridobivanje sveže vode v sušnih regijah zahteva velike količine energije.
Vloga izmenjevalnikov toplote pri razsoljevanju in proizvodnji energije
Toplotni izmenjevalniki so ključnega pomena v sistemih, ki pretvarjajo toploto v uporabno energijo. V projektu DESOLINATION so ključni sestavni deli sCO2 Braytonov cikel, termodinamični proces, pri katerem se toplota uporablja za proizvodnjo električne energije. V kombinaciji z koncentrirana sončna energija (CSP)-ki koncentrira sončno energijo za proizvodnjo visoke ravni toplote, ti sistemi ponujajo učinkovitejši način proizvodnje energije in hkrati zmanjšujejo emisije ogljika.
Vendar je izdelava toplotnih izmenjevalnikov, ki so kos ekstremnim pogojem, ki jih zahtevajo Braytonovi cikli sCO2 (temperature do 600 °C in tlaki okoli 250 barov), velik izziv. Zato je treba aditivna proizvodnja prihaja v.
Dodajalna proizvodnja: Spremeni pravila igre pri načrtovanju toplotnih izmenjevalnikov
Tradicionalne proizvodne tehnike pogosto omejujejo zasnovo toplotnih izmenjevalnikov, zato jih je težko optimizirati za največjo učinkovitost. Aditivna proizvodnja ali 3D-tiskanje rešuje to težavo, saj inženirjem omogoča izdelavo bolj zapletenih modelov, ki bi bili s konvencionalnimi metodami nemogoči.
V projektu DESOLINATION je ekipa s 3D tiskanjem izdelala visoko specializirane toplotne izmenjevalnike, ki so primernejši za visokotlačne in visokotemperaturne pogoje Braytonovega cikla sCO2. Te nove zasnove naj bi izboljšale splošno učinkovitost sistema in ga naredile učinkovitejšega pri pretvorbi sončne energije v električno.
