Hyliion が 3D プリントメガワット発電機の開発に米海軍 SBIR 資金を獲得

2024年8月12日、アンタークティック・ベアは、オースティンに本拠を置くHyliionが、同社のメガワット級モジュール式KARNO発電機コンセプトを開発するために、米国海軍から中小企業技術革新研究（SBIR）プロジェクト助成金を受け取ったことを知りました。以前、Hyliionは2022年にゼネラル・エレクトリック（GE）から3Dプリント熱交換器を使用するKARNOテクノロジーを買収した。

発電におけるKARNO技術の応用展望
KARNO 発電機は効率性と汎用性において業界をリードします。分散型発電向けに特別に設計されており、燃料に依存しない機能と従来の送電網運用よりも高い効率性を備え、電力需要に大きな影響を与えると期待されています。
Hyliionの 200 kW KARNO ジェネレーターは、無炎酸化の力を活用します。無炎酸化とは、燃料と空気の慎重に制御された混合物が反応して、効率的で超クリーンな燃焼を生み出すプロセスです。この反応により熱が発生し、それがリニア発電機のコイル領域に送られます。内部では、ガスが加熱されてシリンダー内で膨張し、発電機のピストンを前方に押します。優雅な動きのシンフォニーでは、ピストンが一方向に動くと、対応する動作が反対方向に発生し、調和のとれた振動が生まれます。

発電機の心臓部は、ピストンの運動エネルギーを利用する電気モーターです。この往復運動は磁石とコイルの相互作用を通じて電気エネルギーに変換されます。このタイプの発電機の概念的な前身であるスターリングエンジンは、100 年以上前から知られています。しかし、さまざまなシナリオでの動作において重要な要素である熱伝達の非効率性が、その広範な応用を妨げています。この課題を解決するために、 Hyliion は3D プリント技術を使用して、発電機シャフト内の複雑な熱交換器コンポーネントを製造しました。コンポーネント設計におけるこの重要な革新により、発電機は最適なパフォーマンスに必要な高い効率レベルを達成できるようになります。
Hyliion の CEO 兼創設者である Thomas Healy 氏は、次のように述べています。「当社が製造する発電機は、スターリングエンジン設計に基づく線形熱発電機です。スターリングエンジンは、必要な効率を達成できないため、広くは使用されていません。しかし、積層造形技術により、これまで製造不可能だったコンポーネントを設計して印刷することができます。これが KARNO 発電機を可能にしたのです。」
Hyliion は、 KARNO発電機の主要市場として、電気自動車の充電、埋立地や油田・ガス田からの廃ガス、商業ビルやデータセンターの主電源、モバイル電源シナリオの 4 つを特定しました。同社はすでにこれらの分野のいくつかで顧客を確立している。同社は今年後半にBETA機器が出荷されれば、今後1年間で成長を拡大する計画だ。

「送電網にはもっと発電が必要です」とヒーリー氏は言う。「データセンターや電気自動車の充電器などの施設があり、もっと一般的には、ますます多くのものが電化されています。もっと多くの電力が必要です。私たちの哲学の 1 つは、より多くの電力を得るための最良の方法は、より効率的な発電に移行することです。現在の送電網を見ると、効率は約 35% です。送電網の効率を 50% にできれば、発電に燃料を多く使わなくても、より多くの電力が必要になるという問題を解決できます。そこで KARNO 発電機の出番です。新しい大きな変化をもたらすことができます。」
Hyliion は防衛分野で持続可能なアプリケーションに着目しています<br /> Hyliion は長年にわたり、金属積層造形 (AM) を使用して炭素排出量の少ない発電ソリューションを生み出すことに取り組んできました。 2015年に設立されたHyliionは当初、セミトレーラートラックをオンボード発電機を搭載したハイブリッド電気自動車に改造することで、商用輸送の電化に重点を置いていました。この道は、2020年に重要な株式公開につながり、その後すぐにゼネラル・エレクトリック社と提携して、同社の電気自動車をサポートする独自の発電機技術を立ち上げました。ヒーリー氏のチームはGEのKARNO発電機に興味を持ち、最終的にその技術を取得し、Hyliionに新たな可能性を注入しました。
米海軍が燃料に依存しないKARNO技術に最も関心を寄せているのは、さまざまなサイズと能力の無人水上艦艇（USV）の生産が急増すると予想されるためである。 KARNOは、最新世代のタービンエンジン搭載艦艇が使用する燃料であるNATO F-76と互換性があり、このモジュール式発電機は米海軍のドローン計画全体にとって極めて重要となる可能性がある。
画像提供：Hyliion
「米海軍からこの SBIR 契約を獲得できたことを光栄に思います。この契約は、KARO 発電機が効率的で柔軟性があり、メンテナンスの手間が少ない発電を提供できることを証明しています」とヒーリー氏はプレスリリースで述べています。「海軍のミッションに貢献し、USV プログラム向けの高出力ソリューションを模索できることを嬉しく思います。」

付加製造業界の次の段階への理想的な転換は、炭素排出量の削減をその中核に据えることです。これにより、製造業の持続可能性が根本的に向上するだけではありません。繰り返しになりますが、米国の電力網は公共部門と民間部門の両方から大規模な投資の波を迎えようとしているため、これは重要なステップです。
長期的な排出量削減目標を達成できる唯一の方法は、より持続可能な製造プロセスとより持続可能な最終製品を組み合わせることです。金属積層造形がこの二重の目標を達成できるかどうかはまだ分からないが、従来の発電および貯蔵ハードウェアの従来の製造方法では、確かにその目的を達成できない。
政府の資金援助はすべてのプロジェクトに適しているわけではありませんが、このプロジェクトは最適です。この観点からすると、炭素排出量を削減するというほぼ不可能な課題を解決するには、米国がこれまで慣れ親しんできた伝統的な自由主義経済の枠組みとは異なる経済枠組みを確立する必要がある。
言い換えれば、何百万もの異なる会社が何百万もの異なる種類の発電機を製造する必要はないのです。できるだけ早く、大規模な影響を与えるのに最適な発電機の設計を選択し、どの企業がその設計を最もうまく製造できるかを競う必要があります。

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