Sperra がエネルギー革命をリード、3D プリントの潜水艦発電技術が 400 万ドルの資金を獲得

この投稿は warrior bear によって 2024-11-6 17:24 に最後に編集されました

2024年11月6日、アンタークティックベアは、カリフォルニアの再生可能エネルギー企業Sperraが、3Dプリント海底揚水発電（SPSH）技術を進歩させるためのプロジェクト資金を米国政府とドイツ政府から受け取ったことを知りました。
SPSH テクノロジーは、3D プリントされたコンクリート球を使用して海底にエネルギーを蓄え、水を汲み上げてタービンを駆動し、発電します。生成されたエネルギーは都市近くの水中に貯蔵され、必要に応じて放出される可能性があります。このプロセスは、サプライチェーンの制約を受ける主要なバッテリー材料に依存しないため、沿岸都市の地域発電に持続可能なソリューションを提供します。
このプロジェクトは、南カリフォルニア沖で500kW/600kWh、直径10メートルのエネルギー貯蔵装置を設計、製造、テストするために、米国エネルギー省水力発電技術局から400万ドルの助成金を受けた。 Sperra 社は FraunhoferIEE および Pleuger Industries 社と共同で、並列ポンプおよびタービンの開発プロジェクトにも取り組んでおり、このプロジェクトは最近、ドイツ経済気候対策省 (BMWK) から 370 万ドルの資金提供を受けました。
スペラ氏は、この協力により、低コストの海底エネルギー貯蔵能力の開発が促進され、送電網の脱炭素化が促進されると述べた。 SPSH 技術により、米国は未使用の沖合エネルギー潜在力約 75 テラワット時を活用できるようになります。これは、陸上の閉ループ貯蔵代替手段で利用できる量の 2 倍以上です。
SperraのCEO、ジェイソン・コトレル氏は次のようにコメントしている。「このプロジェクトは、電力網の脱炭素化に向けたエネルギー貯蔵の潜在能力を最大限に引き出すための重要な一歩です。3Dプリントされたコンクリートを使用した海底揚水発電は、エネルギー転換を加速し、地元の労働力を雇用し、容易に入手できる材料を使用します。」
△変電所と浮体式洋上風力発電所に接続された SPSH 貯蔵ステーションのアーティストによるレンダリング。画像はSperraより。
3Dプリントされた潜水艦エネルギー発電機
スペラ氏は、長期エネルギー貯蔵は米国における再生可能エネルギーのより広範な統合を支援すると述べた。需要に応じて地元でエネルギーを供給し、需要ピーク時の化石燃料の使用を削減することで、送電網の信頼性が向上すると報告されています。 SPSH は、沿岸部の大規模な人口密集地の近くに持続的に発電された電気を蓄電することができます。
この技術は、従来の揚水式水力発電の長所を活用しながら、陸上システムに伴う多くの課題を回避するように設計されています。各ユニットにはパイプ内に設置された水中電動ポンプが装備されています。エネルギーを生成するために、バルブが開き、海水がパイプを通って球体内に流れ込みます。この流れによりポンプの動作が逆転し、ポンプがタービンとなり、電動モーターを駆動して蓄電可能な電気を生成します。
SPSH は、複雑なサプライチェーンの問題や環境および社会への影響を伴うことが多いリチウムなどの主要なバッテリー材料の必要性を排除すると報告されています。さらに、モジュール式の球体は、必要に応じて地元産のコンクリートを使用して 3D プリントすることもできます。 SPSH プロセスは、2013 年から 2017 年にかけて、Horst Schmidt-Böcking 教授、Gerhard Luther 博士、Fraunhofer IEE によって開発された「海洋エネルギー貯蔵 (StEnSea)」技術に基づいています。
米国エネルギー省が支援するプロジェクトで、Sperra 社はロングビーチの施設で地元産のコンクリートを使用して大型コンクリート球を 3D プリントする予定です。これにより、輸送時の排出量が削減され、鉄鋼などの材料による環境への影響が軽減されると報告されています。
Sperra 社は、技術を拡大し、SPSH を米国の風力エネルギー用途に商品化するために、研究、エンジニアリング、エネルギーサプライチェーンのメンバーと協力しています。これらのメンバーには、WSP USA、パデュー大学、国立再生可能エネルギー研究所、Pleuger Industries GmbH、Fraunhofer IEE、および諮問ステークホルダーグループが含まれます。
「揚水発電所は、数時間から数日間電気を貯蔵するのに特に適していますが、その拡張可能性は世界的に厳しく制限されています」と、フラウンホーファーIEEのシニアプロジェクトマネージャーであるベルンハルト・エルンスト博士は説明します。
エルンスト氏によると、揚水発電所の機能原理を海底に移すことで、自然的および生態学的制約がはるかに少ないため、これらの課題を克服できる可能性があるという。海底に装置を設置することで、地元住民に受け入れられやすくなると彼は付け加えた。
このプロジェクトは、カリフォルニア州持続可能エネルギー起業家育成プログラム（CalSEED）とニューヨーク州エネルギー研究開発局（NYSERDA）からの研究開発資金に基づいています。
今後、Sperra 社は送電網接続のパイロット実証を実施する予定です。これにより、SPSH テクノロジーのリスクが軽減され、将来のより広範な展開をサポートするための公的資金と民間資金が創出されるとのことです。
△ボーデン湖で直径3メートルの球体を使用した球形エネルギー貯蔵フィールドテスト。写真提供：フラウンホーファーIEE
付加製造技術が再生可能エネルギーを強化<br /> 化石燃料に代わる持続可能かつ再生可能な代替燃料の使用を拡大する取り組みが続く中、付加製造はエネルギー分野でますます利用されるようになっています。
今年初め、米国エネルギー省（DOE）のオークリッジ国立研究所（ORNL）は、回転して水の流れを電気に変換する大型の金属チャネルである水力発電ダムの部品を3Dプリントしていると発表した。「Rapid RUNNERS」と呼ばれるこのプロジェクトは、米国エネルギー省から3年間で1500万ドルの資金を受け取る予定だ。
△ORNLの3Dプリント水力発電所ローター。写真提供：ジム・トービン/ORNL、米国エネルギー省。
現在、水力発電タービンはほぼすべて米国外で製造されています。 ORNLは、この取り組みによって米国の製造業が活性化し、クリーンエネルギーの生産が米国に戻ることを期待している。
3D プリンティングにより、重要なフローパスコンポーネントのリードタイムが短縮され、エネルギー製造業界の成長が加速すると期待されています。「これは大型金属部品の鍛造と鋳造を一変させる可能性を秘めている」と、ORNLの研究者でこのプロジェクトの技術リーダーであるアダム・スティーブンス氏は説明した。
さらに、サウジアラビアを拠点とする3DプリントサービスプロバイダーのNational Additive Manufacturing & Innovation（NAMI）は、エネルギーサプライチェーンのローカライズ化のために3D Systemsの3Dプリンターを買収しました。 3D プリンターはサウジ電力会社 (SEC) の部品の製造に使用されており、重要なエネルギー部品の生産を需要地に近づけています。
3Dシステムズによれば、この契約によりNAMIは26億ドル規模のエネルギー産業に参入できるようになる。この産業は2032年までに170億ドル規模に成長すると予想されている。

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