El ex ejecutivo de SpaceX impulsa la innovación de turbinas de Arbor

Brad Hartwig(/caption) Hartwig proporcionó recientemente FUERZA detalles sobre el trabajo de Arbor y cómo el sistema de turbinas de la compañía puede impulsar futuros proyectos energéticos, incluidos aquellos que respaldan la inteligencia artificial y los centros de datos. DESEMPEÑO: ¿Qué despertó su interés en desarrollar turbinas de generación de energía a pequeña escala?Hartwig: La electricidad barata, confiable y abundante desbloquea innovaciones que benefician a la humanidad y al planeta. Como ingeniero, esta es una de las herramientas más efectivas para mejorar la calidad de vida de una población mundial en crecimiento. En la era de la IA, las turbinas más pequeñas satisfacen las necesidades de los clientes. CO supercrítico₂ (sCO₂) las turbinas funcionan a muy alta presión, por lo que pueden producir mucha más energía que las turbinas de gas de tamaño similar que respiran aire. Hemos elegido deliberadamente una capacidad nominal más baja para permitir una puesta en servicio por fases, redundancia en todo el sistema y operación flexible, ya sea después de la carga o como carga base. Las unidades más pequeñas ya se adaptaban mejor al modelo de lanzamiento con recursos limitados antes de la importante falla de la turbina. También vimos una oportunidad de aplicar las lecciones aprendidas de SpaceX mediante la construcción de turbinas más pequeñas y más rápidas para llenar la creciente brecha de suministro de las medianas empresas. Esto sólo se volvió más importante cuando el crecimiento de la carga superó la producción tradicional de turbinas, exponiendo la inflexibilidad estructural de la cadena de suministro. En particular, la demanda de centros de datos está creciendo a un ritmo notable y las turbinas de gran tamaño prácticamente se agotarán a principios de la década de 2030. La mayor parte de la producción de la industria se concentra en máquinas de 300 a 500 MW diseñadas para plantas centralizadas. Pero la mayor parte del crecimiento energético actual se produce en incrementos de aproximadamente 100 MW, a través de proyectos graduales. Un campus de centro de datos de 1 GW puede comenzar con unos pocos cientos de megavatios y escalar con el tiempo, y muchas instalaciones industriales simplemente no necesitan 500 MW. RENDIMIENTO: ¿Cómo se aplica su experiencia con SpaceX al mercado de turbinas de gas?Hartwig: En SpaceX, nuestro equipo trabajó en turbomáquinas de alta presión y alta temperatura. La OCS₂ Las turbinas que se desarrollarán en Arbor tienen más en común con las turbobombas propulsadas por cohetes que con las turbinas convencionales debido a la presión. Aprovechamos la combustión de oxígeno para permitir un funcionamiento sin emisiones, similar a cómo un motor de cohete quema combustible. Los componentes del motor deben funcionar en conjunto, lo que requiere una estrecha integración de los sistemas de instrumentación y control. Las etapas de bomba y turbina, cámaras de combustión, carcasas y controles se superponen significativamente con el diseño de la turbina de potencia. Las condiciones son extremas, la ingeniería y la ciencia de los materiales son implacables y el fracaso suele ser catastrófico. Las turbinas de gas no son diferentes. (caption id=»attachment_251500″ align=»alignnone» ancho=»640″)

Arbor produce CO supercrítico₂ (sCO₂) son turbinas que funcionan a presiones muy altas, por lo que pueden producir mucha más energía que las turbinas de gas que respiran aire de tamaño similar. La empresa eligió deliberadamente una capacidad nominal más baja (25 MW) para permitir una implementación gradual, redundancia a nivel de sistema y operación flexible, ya sea seguimiento de carga o carga base. Fuente: Energía del árbol(/caption) Además de la tecnología en sí, también estamos introduciendo métodos de fabricación aeroespacial en el sector energético para mejorar el rendimiento y la capacidad de fabricación. La fabricación aditiva ha avanzado significativamente durante la última década y se ha utilizado ampliamente para ampliar los límites del diseño y mejorar el rendimiento, la confiabilidad y la capacidad de fabricación. Al aprender del programa de desarrollo del motor Raptor, reducimos la complejidad y simplificamos las interfaces y el diseño para facilitar la fabricación desde el primer día. No sólo construimos una máquina con mayor rendimiento, también la diseñamos para la producción en masa. DESEMPEÑO: Los problemas en la cadena de suministro de turbinas de gas son bien conocidos, y los principales fabricantes tienen una acumulación de pedidos. Su empresa dijo que la adquisición de energía es una carrera contra el tiempo. ¿Cómo puede Arbor resolver este problema?Hartwig: Algunos componentes únicos causan estos retrasos, especialmente las piezas fundidas, paletas y paletas de servicio pesado. Las palas de las turbinas, por ejemplo, deben ser increíblemente fuertes, pero también extremadamente resistentes a la temperatura, la corrosión y la fluencia. La única forma de hacer esto en una turbina convencional es a través de un largo y complejo proceso de fabricación que da como resultado una estructura metálica central monocristalina. Se trata de un proceso muy sofisticado, esencialmente artesanal; la tasa de deserción es alta y la flexibilidad de producción es baja. Sólo hay unas pocas tiendas en el mundo que puedan producir estas cuchillas. Los fabricantes de turbinas más grandes necesitan años para comenzar a ampliar la capacidad, e incluso más para capacitar a la fuerza laboral altamente especializada que necesitan. El sistema energético de Arbor evita por completo este cuello de botella. Nuestra OCS₂ Las turbinas son más compactas y funcionan a presiones más altas pero a temperaturas de combustión más bajas. Es una arquitectura fundamentalmente diferente que nos permite imprimir en 3D turbinas con refrigeración incorporada. Esto nos proporciona una cadena de suministro significativamente más flexible y democrática. En la práctica, esto significa que Arbor puede ofrecer capacidad años antes que la línea actual de turbinas convencionales. RENDIMIENTO: ¿Puedes hablarnos del proceso de fabricación de las turbinas?Hartwig: La turbina se diseñó teniendo en cuenta la capacidad de fabricación desde el primer día. Las etapas principales se ensamblan y validan de forma independiente antes de la integración final. Este enfoque modular mantiene el control de calidad y reduce el riesgo de integración. Para ciertos componentes de alta temperatura, utilizamos fabricación aditiva en Los Ángeles. Esto permite combinar múltiples piezas fundidas y mecanizadas en un solo componente con refrigeración integrada. Menos piezas significan menos pasos de ensamblaje y menos acumulación de tolerancia, lo que mejora la coherencia entre unidades. Durante el dimensionamiento, la atención se centra en la repetibilidad. Limitamos la personalización y estandarizamos las interfaces para que cada unidad pueda avanzar a través de una ejecución de producción definida con resultados predecibles. Puntos fuertes: ¿Cuáles son los elementos clave del sistema HALCYON? Qué importante es que el equipo proporcione una combustión de alta eficiencia con CO supercrítico_₂ ¿Ciclo de desempeño?Hartwig: HALCYON es un CO supercrítico de tamaño mediano_₂ turbina. Cada unidad modular entrega 25 MW; estos se pueden conectar para producir entre 100 MW y 1 GW más de energía confiable y continua. La OCS₂ El ciclo que desarrollamos permite reducciones significativas de tamaño y costos manteniendo al mismo tiempo un desempeño competitivo. La flexibilidad del combustible también fue un requisito de diseño clave. Los hiperescaladores quieren energía sólida para cumplir con los objetivos de reducción de emisiones en evolución. Las empresas de servicios públicos necesitan herramientas que se adapten a las restricciones regionales de combustible. No queremos que una inversión en energía hoy encierre a los operadores en una única ruta de combustible durante la vida útil de ese activo, por lo que diseñamos el sistema para utilizar una variedad de combustibles. Diseñando una arquitectura única que integre sCO₂ Nuestro sistema de circuito cerrado con nuestras exclusivas máquinas turbo, intercambiadores de calor y cámaras de combustión, entregamos una turbina que funciona con gas natural canalizado, así como con combustibles de menor BTU, como gas de síntesis de biomasa o flujos de desechos. El objetivo es claro: proporcionar a los clientes una capacidad sólida y de bajo costo, adaptándose de manera flexible a la evolución de los marcos políticos y de economía de combustible. ENERGÍA: ¿Ha hablado con alguna empresa de tecnología o hiperescalador sobre la instalación de unidades Arbor para alimentar sus instalaciones?Hartwig: Hemos mantenido conversaciones activas con hiperescaladores, desarrolladores de centros de datos y empresas de servicios públicos que atienden estas cargas de trabajo. Un tema constante es el tiempo. Los proyectos avanzan rápidamente y los largos ciclos de adquisición de turbinas limitan su implementación. También existe un gran interés en la capacidad intermitente. El módulo de 25 MW ofrece una redundancia única para cargas y permite que los gigavatios se entreguen de forma incremental con el tiempo, mejor alineado con la forma en que se financia y construye la universidad. Nuestro plan es escalar rápidamente la producción a una capacidad superior a 1 GW por año para 2030. Y eso es solo el comienzo. La demanda sostenida (e incluso acelerada) en este segmento significa que no vemos que la demanda de energía disminuya en el corto plazo. Continuaremos aumentando la producción para satisfacer las necesidades mundiales y promover la abundancia energética. —David Proctor es el editor senior de POWER.