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Los sistemas de producción de energía son muy complejos y variados, llenos de componentes críticos que pueden soportar condiciones extremas. En otras palabras, un caso de uso perfecto para la impresión 3D. Los gobiernos y las organizaciones privadas de todo el mundo han estado probando lenta pero constantemente los componentes impresos en 3D en los sistemas de producción de energía, y este es un breve vistazo a su progreso.
Aumento de la eficiencia de los sistemas de energía heredados
En lo que respecta a las fuentes de energía convencionales (combustibles fósiles), el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha estado financiando investigaciones de fabricación avanzada durante varios años. En 2020, 15 proyectos recibieron un total de € 8,8 millones para probar sus tecnologías en sistemas de combustibles fósiles. Un proyecto dirigido por DNV GL investigará el uso de gradientes de propiedad como intercambiadores de calor de microcanales para la tecnología de ciclo de energía de CO2 supercrítico. United Technologies Research Center está creando métodos computacionales para predecir las propiedades mecánicas de piezas de superaleación a base de níquel fabricadas de forma aditiva para motores de turbina. Siemens ha estado proporcionando piezas de repuesto de metal impresas en 3D para turbinas de vapor industriales durante casi un año, y han demostrado palas de turbina impresas en 3D a plena carga. GE también ha enviado más de 9.000 componentes de turbinas de gas impresos en 3D.
En el ámbito nuclear, la empresa de energía nuclear estatal de Rusia, Rosatom, inició una empresa para el desarrollo de tecnologías de impresión 3D que ha desarrollado una impresora Gen II para producir componentes eléctricos. Siemens instaló un impulsor metálico para una bomba de protección contra incendios en la planta de energía nuclear de Krško en Eslovenia, lo que demuestra que los sistemas más antiguos se pueden actualizar con métodos de producción modernos.
Aumento de las iniciativas de energía sostenible con tecnologías de fabricación avanzadas
La energía solar (fotovoltaica) parece ser el formato de energía menos probable para aplicar la impresión 3D, pero los investigadores son optimistas sobre el potencial de las células solares de impresión 3D. Los científicos del MIT creen que las células impresas en 3D serán un 20% más eficientes y costarán la mitad que las células convencionales. La Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) en Australia imprimió en 3D rollos de células solares en forma de hojas A3 que se pueden aplicar a las superficies de los edificios para generar energía renovable.
Los sistemas de energía eólica, con sus hélices gigantes que se envían a cientos de millas, son quizás las fuentes de energía más obvias que podrían beneficiarse de la integración de la impresión 3D. La fabricación de turbinas eólicas en el lugar con impresoras 3D no solo ahorraría costos de flete, sino que también eliminaría el costoso y lento proceso de moldeo. El DOE de EE. UU. Se ha asociado con organizaciones públicas y privadas para investigar cómo hacerlo.
Por supuesto, los sistemas de energía renovable necesitan un lugar para almacenar su energía capturada, es decir, baterías. Investigadores de la Universidad Metropolitana de Manchester han desarrollado una impresora 3D capaz de fabricar baterías de grafeno, y un equipo de Harvard ha creado un método para imprimir baterías de iones de litio en 3D. Otros investigadores e ingenieros de todo el mundo han realizado otros avances en el almacenamiento de energía impresa en 3D, como la batería de «flujo redox» de ETH Zurich.
Al igual que con la fabricación, la impresión 3D aumentará la eficiencia de la producción, el almacenamiento y la distribución de energía.
Crédito de la imagen destacada: Printed-Solar-Cells
