通用借3D打印開發(fā)出僅有桌面大小的高效環(huán)保CO2渦輪發(fā)電機(jī)

如何滿足社會(huì)越來越高的能源需求是全世界都正在面對(duì)的挑戰(zhàn)。在這方面，科技巨頭通用電氣（GE）似乎已經(jīng)找到了一種可行的解決方案 — 他們已經(jīng)借助3D打印技術(shù)開發(fā)出了一種可運(yùn)行的渦輪機(jī)原型。它的亮點(diǎn)有兩個(gè)，第一是尺寸很小，和書桌差不多大，所以有很大潛力直接安裝到家庭中，從而方便高效地提供電能；第二是絕對(duì)環(huán)保，因?yàn)樗�使用的不是蒸汽而是CO2，驅(qū)動(dòng)力則是其它能源散發(fā)出的廢熱。

事實(shí)上在應(yīng)用3D打印方面，GE已經(jīng)是絕對(duì)的領(lǐng)先者了。早在2015年，他們就投資2億美元在印度開設(shè)了一座先進(jìn)的3D打印工廠，不久之前又在美國匹茲堡開設(shè)了一座3D打印研究中心，所以此次的3D打印渦輪機(jī)原型能夠取得成功并不奇怪。

據(jù)南極熊了解，這種金屬渦輪機(jī)原型是GE首先通過在紐約的環(huán)球研究中心3D打印出塑料模型，再通過傳統(tǒng)的鑄造工藝做出來的。上圖就是模型和它的首席開發(fā)工程師Doug Hofer。最終的可以運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪原型重約150磅，不過就渦輪來說還是輕多了。

相比于制造方法，這種渦輪產(chǎn)生能量的方式更值得關(guān)注。就像前文所說，它采用的是廢熱而不是傳統(tǒng)的蒸汽。具體來說就是在極高的壓力和近700℃環(huán)境下儲(chǔ)存的超臨界態(tài)CO2。這種狀態(tài)的CO2介于氣態(tài)和液態(tài)之間，具有很高的熱傳導(dǎo)性，所以能源轉(zhuǎn)化率很高，可以達(dá)到近50%，超過了傳統(tǒng)蒸汽渦輪的40%許多。另外，這種方法的速度也很快，只需幾分鐘就能開始發(fā)電，而傳統(tǒng)渦輪需要至少30分鐘。

更值得關(guān)注的是，這種渦輪使用的CO2是不會(huì)被浪費(fèi)掉的。它在被利用后會(huì)冷卻，然后經(jīng)重新加壓升溫再次返回到渦輪內(nèi)循環(huán)發(fā)揮作用。其中的升溫部分是通過利用太陽能與核能等其它能源的廢熱融化鹽類實(shí)現(xiàn)的 — 這令其成為了既高效又清潔的能源生成（發(fā)電）裝置，而這恰好是目前全世界都最需要的。

在Hofer看來，如果與聚光太陽能系統(tǒng)結(jié)合起來，這種CO2渦輪的能量循環(huán)甚至可以創(chuàng)造出一種完全的閉環(huán) — 由于CO2可以持續(xù)流動(dòng)，所以渦輪機(jī)從理論上來說便可以不停運(yùn)轉(zhuǎn)下去。另外，這種渦輪還能夠成為能源網(wǎng)儲(chǔ)備的重要組成部分，因?yàn)樗�的啟�?dòng)和停止都十分快速，可以很好地應(yīng)對(duì)能源需求，而這是其它可再生能源很難做到的。

不過，這種CO2渦輪仍處于開發(fā)初期，所以要說實(shí)際應(yīng)用還為時(shí)尚早。目前，GE的開發(fā)團(tuán)隊(duì)正在與美國能源部和其它政府機(jī)構(gòu)聯(lián)合對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，但他們也已經(jīng)明確表示，這種渦輪的確可以規(guī)�；�，產(chǎn)生近500兆瓦的電能 — 足以滿足一整座城市的需求。

好消息是，相關(guān)的測(cè)試有望在2016年結(jié)束前全部完成。在那之后，GE便會(huì)決定這種CO2渦輪的商業(yè)化方案�？紤]到在接下來的20年內(nèi)，全世界對(duì)能源的需求有可能會(huì)增加近50%，這種高效環(huán)保的小型能源發(fā)生裝置出現(xiàn)的正是時(shí)候。就讓我們共同期待它真正成功的那一天吧！

延伸閱讀：
《通用的3D打印萬能工廠正在變革制造業(yè)》
《GE正開發(fā)小型3D打印蒸汽渦輪有望降低海水淡化成本》
《通用斥資千萬美元在美國建設(shè)萬平米3D打印技術(shù)開發(fā)中心》

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