Как 3D принтирането променя и производството на газови турбини

21.10.2026   |   Начало»Новини

Редактор
Мира Станкова

Редактор
Мира Станкова

Газовите турбини могат да произвеждат електричество от природен газ, когато соларната и вятърната енергия не достига, за да отговорят на търсенето на електроенергия. Целта е те да работят, отделяйки възможно най-малко въглеродни емисии, като използват водород, метанол или други синтетични горива. В рамките на проекта AMFlexInj изследователи от Университета на Щутгарт работят по създаването на инжекционна система за компактни газови турбини, която може да работи чисто с различни видове горива и да бъде интегрирана директно към горивната камера с помощта на адитивно производство.
 
"Вече не е необичайно да се използва адитивно производство за изработката на газови турбини. Това обаче като цяло не се отнася за един от най-важните им компоненти – инжекционната система, която впръсква горивото в горивната камера", коментира д-р Фабиан Хамп, младши ръководител на изследователска група в Института по горивни технологии за авиокосмическо инженерство (IVLR) в Университета на Щутгарт.
 
При изгарянето на съдържащи въглерод газове или течности (като например газьол, керосин, природен газ, метанол и други синтетични горива) може да се отделят сажди и азотни оксиди, които са вредни за околната среда и човешкото здраве. "Тъй като саждите и азотните оксиди се формират предимно когато горивото и въздухът не са смесени достатъчно добре, инжекционните системи се проектират така, че да осигурят възможно най-фината мъгла и хомогенна смес", посочва Хамп.
 
Това е и причината защо, поне за най-малките турбини, инжекционните системи все още не се произвеждат с технология за 3D принтиране. Ефективността на инжекционните системи изисква напълно гладки повърхности, каквито при адитивното производство все още не са възможни. Това създава проблеми, когато определено количество гориво трябва да бъде впръскано в горивната камера под формата на фина мъгла през много малък отвор. Изследователите от Университета на Щутгарт обаче успяват да проектират инжекционна система, която работи въпреки неравностите по повърхността на компонентите, изработени с 3D принтиране.

Гъвкавост + ниски емисии и ниски разходи

Методите на адитивно производство, създадени за тази цел, позволяват на изследователите да миниатюризират принцип, използван в самолетните турбини, и за първи път да го вградят в нов модел инжекционна система. "Това ни позволи да реализираме много чисти горивни процеси в лабораторията", обяснява проф. д-р Ханс-Кристиян Мьоринг, директор на Института по металообработка (IFW) при Университета на Щутгарт. Това би могло съществено да намали разходите за производство на газови турбини, тъй като горивните камери вече често се произвеждат с адитивно производство.
 
Инжекционните системи обикновено се проектират за специфичен тип гориво, но новите работят с широк набор от горива. Тъй като водородът, природният газ и сравнително вискозният керосин имат доста различни свойства, оптималното смесване на горивото с въздуха като цяло е възможно само за специфичен вид гориво. "Специалният дизайн на нашите дюзи обаче прави възможно чистото изгаряне на широк набор от горива", обяснява Хамп. Тази гъвкавост е важна, защото все още не е ясно с кои горива най-добре ще работят газовите турбини. Възможността стари турбини да се модернизират с нова инжекционна технология може да помогне и за намаляване на геополитическата зависимост от определени енергийни ресурси, посочват изследователите.
 
До момента инжекционната система на изследователите от Университета на Щутгарт е тествана само в лабораторни условия. Изследователските екипи планират да оптимизират процеса на адитивно производство и геометрията на дюзите преди да изработят прототип и да го тестват с различни горива в реални условия в сътрудничество с Германския авиокосмически център (DLR) в Щутгарт. Целта е гъвкавостта по отношение на избора на горива да се комбинира с висока плътност на мощността, ниски емисии и ниски разходи.

Ключови думи: газови турбини   адитивно производство   3D принтиране  

Област: Проекти