Almanya, 3D baskı ile çoklu yakıtlı türbin enjektörü üretti

Stuttgart Üniversitesi Havacılık ve Uzay Mühendisliği Yanma Teknolojisi Enstitüsü’nde (IVLR) Dr. Fabian Hampp liderliğindeki araştırma ekibi, hidrojen, gazyağı, metanol, doğal gaz ve e-yakıtların aynı sistemde temiz biçimde yakılmasını sağlayan bir püskürtme ucu geliştirdi. Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen sistem, kompakt gaz türbinlerinde yakıt esnekliğini artırırken düşük emisyon ve sınırlı üretim maliyeti avantajlarını bir araya getiriyor.

TEK SİSTEMDE ESNEKLİK 

Fiziksel özellikleri ve viskozite değerleri birbirinden farklı yakıtlar, geliştirilen tek bir püskürtme mekanizmasıyla yakılabiliyor. Bu özellik, enerji sektörünün daha temiz yakıtlara geçiş çalışmalarını destekliyor. Teknolojinin kullanım alanları arasında pik yük santralleri de bulunuyor.

Güneş ve rüzgârdan elde edilen enerjinin azaldığı dönemlerde elektrik şebekesini dengeleyen bu santraller, farklı yakıtlarla çalışabilen enjeksiyon sistemi sayesinde karbon ayak izlerini azaltma imkânı bulabilecek.

PÜRÜZLÜ YÜZEYE ÇÖZÜM 

Metal 3D baskı yöntemlerinden lazer toz yatağı füzyonu (LPBF), parçaların yüzeyinde mikroskobik pürüzler oluşturuyor. Bu pürüzler, hassas akış gerektiren küçük yakıt kanallarının üretiminde önemli bir mühendislik engeliydi.

Araştırmacılar, üniversitenin Takım Tezgâhları Enstitüsü Direktörü Dr. Hans-Christian Möhring ile yürüttükleri çalışmalarda uçak türbinlerindeki enjeksiyon prensiplerini kompakt sisteme uyarladı. Böylece iç yüzeydeki pürüzlere rağmen yakıtı çok ince bir sis hâlinde yanma odasına eşit biçimde dağıtan özel bir nozül geometrisi geliştirildi.

Yakıt ile havanın yeterince karışmamasından kaynaklanan kurum ve azot oksit (NOx) emisyonları bu tasarımla en aza indirildi. Laboratuvar çalışmaları, metal 3D baskı parçalarının endüstriyel standartlarda yüksek verimle çalışabileceğini gösterdi.

MEVCUT TÜRBİNLERE UYUM 

Eklemeli imalatın sunduğu üretim esnekliği ve maliyet avantajları, enjeksiyon sisteminin brülör ve yanma odası gibi bileşenlere doğrudan entegre edilmesini sağlıyor. Bu bütünleşme, gaz türbini üretimindeki karmaşık montaj hatlarını ortadan kaldırıyor. Sistem, yeni üretilecek türbinlerin yanında mevcut santrallerde çalışan eski gaz türbinlerinin modernizasyonunda da kullanılabilecek.

Retrofit olarak adlandırılan bu uygulama, elektrik santrallerinin atıl kalmadan alternatif e-yakıtlara geçişini kolaylaştırıyor. Araştırma ekibinin önündeki aşama, prototiplerin gerçek kullanım koşullarında test edilmesi. Araştırmacılar, nozül geometrisini ve üretim parametrelerini iyileştirerek teknolojiyi ticari pazara sunmayı hedefliyor.