طوّر مهندسون أمريكيون نظام توربينات مطبوعا بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن يساهم في خفض تكلفة إنشاء محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة وتسريع نشرها في آلاف السدود غير المستغلة داخل الولايات المتحدة.
وجرى تطوير المشروع بالتعاون بين شركة Cadens ومركز التصنيع التجريبي التابع لـ Oak Ridge National Laboratory في ولاية تينيسي.
توربينات
استغلال آلاف السدود غير المستخدمة
بحسب الباحثين، تمتلك الولايات المتحدة نحو 90 ألف سد، لكن أقل من 3% منها فقط يستخدم حاليا لتوليد الكهرباء.
وتشير التقديرات إلى وجود أكثر من 51 ألف موقع يمكنه دعم مشاريع الطاقة الكهرومائية الصغيرة، بإجمالي قدرة غير مستغلة تصل إلى نحو 29 غيغاواط.
غير أن ارتفاع تكاليف تصنيع التوربينات المخصصة لكل موقع ظل عقبة رئيسية أمام تطوير هذه المشاريع.
الطباعة ثلاثية الأبعاد تقلل التكاليف
اعتمد الفريق على تقنيات التصنيع الإضافي لإنتاج أجزاء مخصصة بسرعة وبتكلفة أقل، باستخدام أنابيب ضخمة من مادة PVC كممرات مائية رئيسية.
كما جرى تصنيع أجزاء أساسية من التوربينات عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد، ومنها أنبوب تنظيم تدفق المياه الذي يعزز كفاءة التوربين.
واستخدم الباحثون بوليمرات مدعمة بألياف الكربون لإنتاج المكونات الكبيرة، قبل تجميعها في وحدات قوية تتحمل ظروف التشغيل القاسية لفترات طويلة.
خفض التكلفة بنسبة تصل إلى 40%
أظهرت النتائج أن استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد قد يخفض تكلفة إنشاء محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة بنسبة تصل إلى 40% مقارنة بطرق التصنيع التقليدية.
وأكد الباحثون أن النظام التجريبي يعمل بالفعل منذ أكثر من ست سنوات داخل منشأة تابعة لشركة Cadens في ولاية ويسكونسن، ما يعزز موثوقية التقنية الجديدة.
دعم للطاقة النظيفة وتقليل الانبعاثات
يرى المطورون أن هذه التقنية قد تساعد على زيادة الاعتماد على الطاقة المتجددة من خلال تسهيل استغلال السدود الصغيرة والمجاري المائية الموجودة مسبقا دون الحاجة إلى مشاريع بنية تحتية ضخمة.
كما تساهم الطاقة الكهرومائية الصغيرة في تقليل الانبعاثات الكربونية ودعم استقرار شبكات الكهرباء المحلية.
تطويرات مستقبلية للتقنية
تعمل الشركة حاليا على تحسين مقاومة التوربينات لتراكم الرواسب والكائنات الحية الدقيقة التي قد تؤثر على الأداء داخل المجاري المائية الطبيعية.
ويأمل الباحثون أن تصبح هذه الأنظمة منصة متقدمة لاختبار مواد جديدة وتقنيات تخزين الطاقة مستقبلا.
