Un apercu des systemes energetiques dimpression 3D

Un aperçu des systèmes énergétiques d’impression 3D

Les systèmes de production d’énergie sont très complexes et variés, remplis de composants critiques capables de gérer des conditions extrêmes. En d’autres termes, un cas d’utilisation parfait pour l’impression 3D. Les gouvernements et les organisations privées du monde entier ont testé lentement mais régulièrement des composants imprimés en 3D dans les systèmes de production d’énergie, et voici un bref aperçu de leurs progrès.

Augmenter l’efficacité des systèmes énergétiques existants

En ce qui concerne les sources d’énergie conventionnelles (combustibles fossiles), le département américain de l’Énergie (DOE) finance la recherche de pointe en fabrication depuis plusieurs années. En 2018, 15 projets ont reçu un total de 8,8 millions de dollars pour tester leurs technologies sur des systèmes à combustibles fossiles. Un projet dirigé par DNV GL étudiera l’utilisation de gradients de propriétés en tant qu’échangeurs de chaleur à microcanaux pour la technologie de cycle de puissance du CO2 supercritique. United Technologies Research Center crée des méthodes de calcul pour prédire les propriétés mécaniques des pièces en superalliage à base de nickel fabriquées de manière additive pour les moteurs à turbine. Siemens fournit des pièces de rechange en métal imprimées en 3D pour les turbines à vapeur industrielles depuis près d’un an maintenant, et ils ont démontré des aubes de turbine imprimées en 3D à pleine charge. GE a également expédié plus de 9 000 composants de turbine à gaz imprimés en 3D.

Dans le domaine nucléaire, la compagnie d’électricité nucléaire russe, Rosatom, a lancé une entreprise de développement de technologies d’impression 3D qui a développé une imprimante Gen II pour la production de composants électriques. Siemens a installé une roue métallique pour une pompe de protection incendie dans la centrale nucléaire de Krško en Slovénie, démontrant que les systèmes plus anciens peuvent être mis à jour avec des méthodes de production modernes.

Augmenter les initiatives d’énergie durable avec des technologies de fabrication avancées

L’énergie solaire (photovoltaïque) semble être le format d’énergie le moins susceptible d’appliquer l’impression 3D, mais les chercheurs sont optimistes quant au potentiel d’impression 3D de cellules solaires. Les scientifiques du MIT pensent que les cellules imprimées en 3D seront 20 % plus efficaces et coûteront deux fois moins cher que les cellules conventionnelles. L’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO) en Australie a imprimé en 3D des rouleaux de cellules solaires sous la forme de feuilles A3 qui peuvent être appliquées sur les surfaces des bâtiments pour générer de l’énergie renouvelable.

Les systèmes d’énergie éolienne, avec leurs hélices gigantesques qui sont expédiées sur des centaines de kilomètres, sont peut-être les sources d’énergie les plus évidentes qui pourraient bénéficier de l’intégration de l’impression 3D. La fabrication d’éoliennes sur site avec des imprimantes 3D permettrait non seulement d’économiser sur les frais de transport, mais également d’éliminer le processus de moulage coûteux et long. Le DOE américain s’est associé à des organisations publiques et privées pour enquêter sur ce point.

Bien sûr, les systèmes d’énergie renouvelable ont besoin d’un endroit pour stocker leur énergie captée, à savoir des batteries. Des chercheurs de l’Université métropolitaine de Manchester ont développé une imprimante 3D capable de fabriquer des batteries au graphène, et une équipe de Harvard a créé une méthode d’impression 3D de batteries lithium-ion. D’autres chercheurs et ingénieurs du monde entier ont réalisé d’autres avancées dans le stockage d’énergie imprimé en 3D, comme la batterie « redox flow » de l’ETH Zurich.

Tout comme pour la fabrication, l’impression 3D augmentera l’efficacité de la production, du stockage et de la distribution d’énergie.

Crédit de l’image en vedette : Cellules solaires imprimées