Som en del av DESOLINATION-projektets pågående uppdrag att minska koldioxidutsläppen från avsaltningsprocessen har en viktig milstolpe uppnåtts vid LUT University: den experimentell validering av en 3D-utskriven heat exchanger. Detta genombrott visar att additiv tillverkning (även känt som 3D-printing) kan avsevärt förbättra prestandan hos värmeväxlare som används i superkritisk koldioxid (sCO2) Brayton-cykler, vilket banar väg för effektivare energisystem.
Nyligen nådde DESOLINATION-projektgruppen en viktig milstolpe genom att framgångsrikt validera sin experimentuppställning vid LUT-universitetet. Denna valideringsprocess omfattade flera viktiga steg:
- Design: Teamet tog fram en ritning för den 3D-utskrivna värmeväxlaren och fokuserade på att optimera dess form och funktion.
- Simulering: Med hjälp av verktyg som Beräkningsbaserad strömningsdynamik (CFD), simulerade teamet hur värmeväxlaren skulle fungera under verkliga förhållanden.
- Additiv tillverkning: Värmeväxlaren har skrivits ut med hjälp av avancerad 3D-utskriftsteknik, vilket har möjliggjort en mer komplicerad och effektiv design.
- Montering: De utskrivna delarna monterades sedan ihop till en fullt fungerande värmeväxlare.
- Testning: Det sista steget var att testa värmeväxlaren för att säkerställa att den klarade de tryck och temperaturer som förväntas i Braytoncykeln med sCO2.
Det framgångsrika genomförandet av dessa steg visar att 3D-printade värmeväxlare kan fungera effektivt i miljöer med högt tryck och hög temperatur. Detta genombrott är ett viktigt steg mot att integrera dessa avancerade konstruktioner i verkliga system för koncentrerad solenergi (CSP).
Vad detta innebär för framtiden för hållbar energi
Möjligheten att använda 3D-printade värmeväxlare i sCO2 Brayton-cykler har långtgående konsekvenser för DESOLINATION-projektet och därefter. Genom att förbättra effektiviteten i energiomvandlingen kommer dessa innovationer att göra det lättare att generera ren el från förnybara källor som solenergi. Detta är särskilt viktigt för projektets mål att minska koldioxidutsläppen från avsaltning, som kräver stora mängder energi för att producera färskvatten i torra områden.
Värmeväxlares roll vid avsaltning och energiproduktion
Värmeväxlare är avgörande i system som omvandlar värme till användbar energi. I DESOLINATION-projektet är de nyckelkomponenter i sCO2 Braytoncykeln, en termodynamisk process som använder värme för att generera elektricitet. När den kombineras med Koncentrerande solenergi (CSP)-som koncentrerar solenergi för att producera höga värmenivåer - erbjuder dessa system ett effektivare sätt att producera energi och samtidigt minska koldioxidutsläppen.
Att skapa värmeväxlare som klarar de extrema förhållanden som krävs för Brayton-cykler med sCO2 (temperaturer upp till 600°C och tryck på cirka 250 bar) innebär dock stora utmaningar. Det är därför additiv tillverkning kommer in.
Additiv tillverkning: En game changer för värmeväxlarkonstruktion
Traditionella tillverkningstekniker begränsar ofta utformningen av värmeväxlare, vilket gör det svårt att optimera dem för maximal effektivitet. Additiv tillverkning, eller 3D-printing, löser detta problem genom att låta ingenjörerna skapa mer komplexa konstruktioner som skulle vara omöjliga med konventionella metoder.
I DESOLINATION-projektet använde teamet 3D-printing för att skapa högspecialiserade värmeväxlare som är bättre lämpade för de höga tryck- och temperaturförhållandena i Braytoncykeln för sCO2. Dessa nya konstruktioner förväntas förbättra systemets totala effektivitet, vilket gör det mer effektivt när det gäller att omvandla solenergi till elektricitet.
