氫能革命，西門子最新增材製造術！

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2024/04/22 氫能革命，西門子最新增材製造術！

西門子能源公司計劃在2030年，將燃氣渦輪機的氫氣運行率提高至100%，而Tad Steinberg在2024年AMUG會議上，宣佈在增材製造氫燃燒和燃氣渦輪機方面取得顯著進展，一起來看是什麼樣的進展吧！

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西門子能源時間表和氫能經驗

增材製造領域的氫燃燒和燃氣渦輪機
直到2030年，西門子每售出的新燃氣渦輪機都將100%氫氣運行，凸顯西門子對能源創新的承諾，而這樣關鍵的轉變，是對積層製造的徹底利用——自2008年以來，他們一直積極利用這項技術，而在氫的製程領域，西門子則參與了整個價值鏈，從生產氫氣、儲存到傳輸。

西門子能源在積層製造方面的經驗

改造燃氣渦輪燃燒器
其實，從天然氣到氫氣的過渡存在著一定的困難，特別是火焰行為和燃料系統的差異。

氫氣的火焰速度比天然氣快，不僅需要調整燃燒器的設計，而且氫燃燒需要更多燃料才能達到相同的功率密度，使過渡變得更為複雜。因此，積層製造在應對這些挑戰時變得非常重要，而快速模型製作，可提高對氫氣燃燒需求的應對速度。

一款SGT 600燃氣渦輪機已成功使用100%氫氣運行，但要在2030年實現100%氫能力的目標，將是一個巨大的挑戰。

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氫氣和天然氣作為燃料的區別

燃氣渦輪機的3D列印燃燒器
改造燃氣渦輪機是提高氫氣使用水平的關鍵，尤其是隨著氫氣濃度的增加。隨著氫氣使用率接近100%，需要對渦輪機系統進行全面改造，包括控制和安全架構。

他特別談到了積層製造在這一過程中的關鍵作用，強調在快速模型設計和解決操作問題方面的重要性。

AM金屬燃燒器

選擇通用燃燒器來改造不同型號的燃氣渦輪機，是一項戰略性策略。西門子能源公司希望能夠最大限度地發揮創新影響，通過選擇適用於多種型號的燃燒器，解決氫氣燃燒的挑戰，以及提高效率的雙重好處，更能解決燃氣渦輪機常見的磨損問題。

另外，燃氣渦輪機零件使用增材製造可長期節省成本，提升效率，儘管初始的成本高昂，但有利於庫存需求的減少。

Differences_between_hydrogen_and_natural_gas_as_a_fuel_1

氫氣和天然氣作為燃料的區別

透過積層製造修復燃燒器
傳統的修理燃燒器需要更換零件，但西門子能源公司將3D列印整合到現有的燃燒器上，使其壽命超過50,000小時，遠超標準的10,000小時。

儘管這種耐用性有利於技術進步，但也帶來挑戰，因為延長的零件壽命，使得基於10,000小時更換週期的成本效益分析，不再適用了。

西門子能源燃燒器

3D列印的能源應用
西門子能源公司與巴西Braskem的合作項目，涉及在連續處理工廠的燃氣渦輪機中利用氫氣。儘管Braskem的渦輪機設計並非針對氫氣，但西門子的技術在不同條件下展現出良好的適應性。

此外，所有運行大量氫氣的燃氣渦輪機，都是使用增材製造技術製造的，並在客戶的發電廠中使用，收獲不少客戶的滿意度。

總之，在適應使用氫氣作為燃氣渦輪機的燃料來源方面，西門子的技術在不同的營運場景中得到成功的應用，實踐出極具前瞻性的思維方法。

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