Stosowane obecnie w elektrowniach turbiny można ulepszyć. Wykonanie ich z superstopu to klucz do wyższej wydajności
Niezależnie od rodzaju elektrowni, turbiny odgrywają w procesie generowania prądu arcyważną rolę. W jednych elektrowniach wykorzystują np. ciśnienie pary, a w drugich pływy wody. W zależności od rodzaju turbiny, energia zamieniana jest na pracę mechaniczną przez siły impulsu lub reakcji, a najważniejszym parametrem w tej kwestii jest sama sprawność turbin w wytwarzaniu energii elektrycznej. Ta zależy od różnych czynników, bo nie tylko rodzaju turbiny i elektrowni, ale też systemu odzyskiwania ciepła, a jeśli już o cieple mowa…
Czytaj też: Stabilizacja to jej drugie imię. Wirtualna elektrownia pomoże Brytyjczykom
Zespół naukowców z Sandia Labs, Ames National Laboratory i Iowa State University opracował nowy superstop, który ma zrewolucjonizować turbiny tak, aby mogły wytrzymywać wyższe temperatury. W praktyce bowiem jednym z czynników ograniczających wydajność dzisiejszych elektrowni są właśnie metale wykorzystywane do produkcji turbin, które mają tendencję do mięknięcia i zwiększania swoich rozmiarów przy wysokich temperaturach. Rozwiązanie tego problemu może więc zapewnić możliwość podniesienia temperatury panującej w sercu elektrowni, zapewniając tym samym wzrost wydajności i zmniejszenie ilości traconego ciepła.
Czytaj też: To największa na świecie elektrownia wodorowa. Jej moc zwala z nóg
Naukowcy opracowali ten nowy nadstop przy użyciu nowatorskiej techniki druku 3D, który może mieć istotne implikacje w przemyśle lotniczym i energetycznym. Jest bowiem mocniejszy i lżejszy niż obecnie używane stopy wysokotemperaturowe i zalicza się do grupy materiałów MPES (multi-principal-element superalloy), czyli takich, które mają wysokie stężenie trzech lub więcej pierwiastków, a nie jednego, jak zwykle ma to miejsce.
Sam w sobie superstop składa się z 42% aluminium, 25% tytanu, 13% niobu, 8% cyrkonu, 8% molibdenu i 4% tantalu, ale ta mieszanka jest tylko częścią sukcesu. Równie ważny w produkcji tego superstopu był również proces druku 3D, który pozwolił na ułożenie materiału w “niezwykłe nanoskalowe mikrostruktury”, które były “niewrażliwe na ekspozycję w temperaturze 800°C przez godzinę. W ogólnym rozrachunku ten superstop może pochwalić się “nieosiągalną wcześniej kombinacją wysokiej wytrzymałości, niskiej wagi i sprężystości w wysokich temperaturach”, ale naukowcy nie udowodnili tego w praktycznym zastosowaniu (jeszcze).
