Optimizați structura pentru a obține o colectare și transfer eficient de căldură
Colectoarele solare sunt componente cheie în sistemele de utilizare termică solară, iar performanța lor depinde de eficiența colectării și de capacitatea de transfer de căldură. Procesele tradiționale de fabricație au anumite limitări în proiectarea structurilor de colecție, ceea ce face dificilă realizarea structurilor complexe și de transfer de căldură complexă și eficientă. Tehnologia de imprimare metalică 3D, bazată pe principiul stratului prin stivuirea straturilor, poate fabrica cu ușurință componente de colecție cu canale interne complexe și structuri de suprafață.
Luând ca exemplu placa de absorbție a căldurii unui colector solar cu placă plată, plăcile tradiționale de absorbție a căldurii adoptă de obicei o structură de plăci plate, cu o suprafață limitată de colectare a căldurii și o eficiență redusă a transferului de căldură. Prin tehnologia de imprimare 3D metalică, canelurile minuscule, proeminențele sau structurile de fagure pot fi fabricate pe placa de absorbție a căldurii, ceea ce poate crește zona de colectare a căldurii și poate îmbunătăți rata de absorbție a radiațiilor solare. În același timp, imprimarea 3D poate realiza, de asemenea, proiectarea canalelor complexe în interiorul plăcii de absorbție a căldurii, permițând mediului de transfer de căldură (cum ar fi apă sau ulei termic) să formeze o turbulență mai eficientă în canale, îmbunătățind efectul de transfer de căldură. Experimentele au arătat că placa de absorbție de căldură fabricată folosind tehnologia de imprimare 3D poate crește eficiența colectării căldurii cu 10% -15% în comparație cu plăcile tradiționale de absorbție a căldurii, iar coeficientul de transfer de căldură este, de asemenea, îmbunătățit semnificativ, îmbunătățind astfel performanța întregului sistem de utilizare termică solar.
În sistemele solare de generare a energiei termice, receptorul este componenta de bază care absoarbe radiațiile solare și o transformă în energie termică. Tehnologia de imprimare 3D metalică poate fabrica receptoare cu forme complexe și canale de răcire internă pentru a -și îmbunătăți rezistența la temperatură ridicată și eficiența conversiei termice. De exemplu, prin proiectarea structurilor speciale de textură pe suprafața receptorului, aria de absorbție a radiațiilor solare poate fi crescută; Proiectarea optimizată a canalelor de răcire internă poate reduce eficient temperatura de funcționare a receptorului, poate extinde durata de viață a serviciului și poate asigura funcționarea stabilă a sistemului de generare a energiei termice în medii la temperaturi ridicate.
Proiectarea ușoară reduce costurile sistemului și consumul de energie
Echipamentele energetice solare trebuie adesea instalate pe acoperișuri, în aer liber și în alte locuri, iar greutatea echipamentului are un impact semnificativ asupra dificultății de instalare, costurile de transport și puterea structurilor de susținere. Tehnologia de imprimare 3D metalică poate realiza un design ușor al componentelor, reducând utilizarea materialelor, asigurând în același timp rezistența structurală, reducând astfel greutatea totală a echipamentelor.
Ca exemplu, suportul unui sistem de urmărire fotovoltaică solară, parantezele tradiționale adoptă adesea structuri solide și sunt grele, ceea ce nu numai că crește costurile de transport și instalare, dar pune și cerințe mai mari pe fundația de susținere. Suportul fabricat folosind tehnologia de imprimare metalică 3D poate fi proiectată prin optimizarea topologiei pentru a elimina materialele inutile și pentru a forma un suport gol cu o structură internă de zăbrele. Această paranteză ușoară poate reduce greutatea cu 30% -50%, menținând totodată o rezistență suficientă, reducând considerabil costurile de transport și instalare și, de asemenea, reduce cantitatea de muncă necesară pentru susținerea fundației. În plus, proiectarea ușoară ajută, de asemenea, la reducerea consumului de energie al sistemului de urmărire în timpul funcționării, deoarece parantezele mai ușoare necesită mai puțină putere pentru a conduce, îmbunătățind astfel eficiența energetică a întregului sistem fotovoltaic solar.
În fabricarea de conducte și containere pentru sisteme de utilizare termică solară, tehnologia de imprimare 3D metalică poate realiza, de asemenea, un design ușor. Prin optimizarea distribuției grosimii peretelui și a structurii interne de suport a conductelor și containerelor, utilizarea materialelor și greutatea echipamentului pot fi reduse în timp ce îndeplinesc cerințele de presiune și temperatură. Acest lucru nu numai că reduce costul de fabricație al echipamentului, dar reduce și consumul de energie și poluarea mediului a materialelor în procesul de producție, care este în conformitate cu conceptul de dezvoltare durabilă.
Producție personalizată pentru a răspunde nevoilor de aplicații diverse
Echipamentele energetice solare au o gamă largă de scenarii de aplicare și există diferențe semnificative în ceea ce privește cerințele de echipamente pentru proiecte energetice din diferite regiuni și scale. De exemplu, în unele locuri cu teren complex sau spațiu limitat, este necesar să personalizăm echipamentele energetice solare cu dimensiuni și forme speciale; În unele medii speciale, cum ar fi zonele de înaltă altitudine și cu furtună puternică, există cerințe mai mari pentru rezistența la intemperii și stabilitatea echipamentelor.
Tehnologia de imprimare 3D metalică are capacități ridicate de flexibilitate și personalizare și poate fabrica rapid componente de echipamente solare care răspund nevoilor specifice ale clienților. Întreprinderile pot personaliza proiectarea și producția de componente pe baza caracteristicilor diferitelor proiecte, fără a fi nevoie de reamenajarea liniilor de producție pentru fiecare proiect, reducând costul și dificultatea producției personalizate. De exemplu, pentru sistemele fotovoltaice solare mici instalate pe acoperișuri, tehnologia de imprimare 3D poate crea paranteze de instalare care se potrivesc perfect cu forma acoperișului, îmbunătățind stabilitatea instalării și estetica; Pentru colectoarele solare utilizate în zonele deșertului, tehnologia de imprimare 3D poate fi utilizată pentru fabricarea componentelor cu proprietăți speciale, cum ar fi rezistența la nisip și rezistența la uzură, asigurând funcționarea normală a echipamentului în medii dure.
În plus, producția personalizată poate oferi un sprijin puternic pentru cercetarea și inovația echipamentelor energetice solare. Cercetătorii pot utiliza tehnologia de imprimare 3D pentru a fabrica rapid prototipuri de noi dispozitive cu energie solară, pentru a efectua testarea performanței și optimizarea, accelera procesul de dezvoltare a noilor produse și pot promova progresul continuu al tehnologiei energetice solare.
Îmbunătățiți performanța materialelor, îmbunătățiți fiabilitatea echipamentelor și durata de viață
Tehnologia de imprimare metalică 3D oferă o oportunitate pentru ca dispozitivele de energie solară să utilizeze noi materiale de înaltă performanță, optimizând, de asemenea, microstructura materialelor prin controlul procesului pentru a-și îmbunătăți în continuare performanța.
În echipamentele solare, unele componente cheie trebuie să aibă o rezistență bună la temperatură ridicată, rezistență la coroziune și rezistență la oxidare. De exemplu, componentele la temperaturi ridicate în sistemele solare de generare a energiei termice, cum ar fi oglinzile și receptorii, sunt predispuse la oxidare și coroziune atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce poate afecta performanța și durata de viață a echipamentului. Prin tehnologia de imprimare metalică 3D, este posibil să selectați materiale din aliaj metalic cu performanțe excelente la temperaturi ridicate, cum ar fi aliaje pe bază de nichel, aliaje pe bază de cobalt etc., pentru a fabrica aceste componente cheie. Între timp, în timpul procesului de imprimare, prin controlul precis al parametrilor procesului, cum ar fi puterea laser, viteza de scanare, grosimea stratului de pulbere, etc., microstructura materialului poate fi optimizată pentru a forma o structură fină și uniformă a cerealelor, reduce defectele interne și concentrația de stres, îmbunătățește rezistența, rezistența la oboseală a materialului.
În plus, tehnologia de imprimare metalică 3D poate realiza, de asemenea, imprimarea compozită a mai multor materiale, combinând materiale cu proprietăți diferite împreună pentru fabricarea componentelor cu funcții speciale. De exemplu, în fabricarea colectoarelor solare, materialele cu conductivitate termică ridicată și materiale cu o rezistență la coroziune bună pot fi imprimate compozite împreună, permițând colectorului să aibă atât transferul de căldură eficient, cât și rezistența la coroziune, îmbunătățind în continuare performanța generală a echipamentului.