总部位于奥斯汀的Hyliion公司获得来自美国海军的一项小型企业创新研究 (SBIR) 项目资助，用于开发该公司兆瓦级模块化 KARNO 发电机的概念。此前，Hyliion曾于 2022 年从通用电气公司（GE）收购了采用3D 打印热交换器的KARNO 技术。
KARNO技术在发电领域的应用前景
KARNO 发电机在效率和多功能性方面处于领先地位。它专为分布式发电而设计，有望对电力需求产生深远影响，与传统电网运营相比，它拥有与燃料无关的功能和更高的效率。
Hyliion 的 200 千瓦 KARNO 发电机利用无焰氧化的能量，在这个过程中，燃料和空气经过精心控制的混合物发生反应，产生高效、超清洁的燃烧。该反应产生热量，然后热量被引导到线性发电机的线圈区域。在内部，气体被加热并在气缸内膨胀，推动发电机的活塞向前移动。在优雅的运动交响乐中，当活塞朝一个方向移动时，相应的动作会反向发生，从而产生和谐的振荡。
发电机的心脏是电动机，它利用活塞的动能。通过磁铁和线圈的相互作用，这种往复运动被转化为电能。斯特林发动机是这种发电机的概念前身，已为人所知一百多年。然而，它的广泛应用受到热传递效率低下的阻碍，而热传递效率是其在不同场景中运行的关键因素。为了迎接这一挑战，Hyliion 利用 3D 打印技术在发电机轴内制造复杂的热交换器组件。正是这种组件设计的关键创新使发电机能够达到最佳性能所必需的高效率水平。
Hyliion 首席执行官兼创始人Thomas Healy表示：“我们制造的发电机是基于斯特林发动机设计的线性热发电机，这种发电机尚未得到广泛使用，因为无法达到所需的效率。然而，增材制造技术使我们能够设计和打印以前无法制造的组件。这就是 KARNO 发电机可行的原因。”
Hyliion 已经为 KARNO 发电机确定了四个主要市场：电动汽车充电、垃圾填埋场和油气田产生的废气、商业建筑和数据中心的主要电力以及移动电力场景。该公司已经在其中一些领域建立了客户。一旦 BETA 设备在今年晚些时候运出，该公司计划在明年扩大增长。
Healy说： “我们需要为电网提供更多的发电量。我们有数据中心、电动汽车充电器等设施，而且更普遍的是，越来越多的设备正在电气化。我们需要更多的电力。我们的理念之一是，获得更多电力的最佳方式是转向更高效的发电。如果你看看今天的电网，它的运行效率大约为 35%。如果我们能使电网效率达到 50%，你就解决了对更多电力的需求，而不必使用更多的燃料来发电。这就是 KARNO 发电机的作用所在：它能够引领新的重大变革。”
Hyliion 转向国防领域可持续化应用
长期以来，Hyliion公司都致力于使用金属增材制造 (AM) 生产碳排放量较低的发电解决方案。Hyliion 成立于 2015 年，最初致力于实现商业运输电气化，将半挂卡车改造成配备车载发电机的混合动力电动汽车。这条道路使他们在 2020 年进行了一次关键的公开募股，不久之后，他们与通用电气公司建立了合作伙伴关系，推出了一种独特的发电机技术来支持他们的电动汽车。Healy的团队对通用电气的 KARNO 发电机很感兴趣，并最终获得了这项技术，为 Hyliion 注入了新的潜力。
美国海军对燃料无关的 KARNO 技术的主要兴趣源于不同尺寸和能力的无人水面舰艇 (USV) 产量的预期激增。KARNO 与北约 F-76（最新一代涡轮发动机舰艇使用的燃料）兼容，这意味着模块化发电机可能对美国海军的整个无人机计划至关重要。
图片由Hyliion 提供
Healy 在一份新闻稿中表示：“我们很荣幸能获得美国海军的 SBIR 合同。该合同证明了 KARO 发电机能够提供高效、灵活且维护成本低的发电能力。我们很高兴能为海军的任务做出贡献，并为他们的 USV 计划探索更高功率的解决方案。”
增材制造行业下一阶段的理想支点是将减少碳排放作为其核心重点。这不仅从根本上改善了制造业的可持续性。同样，这也是必不可少的一步，因为美国电网即将迎来来自公共和私营部门的巨额投资浪潮。
人们实现长期减排目标的唯一方法是将更可持续的制造工艺与更可持续的终端产品相结合。金属增材制造能否实现这一双重目标还有待观察，但传统制造传统的发电和存储硬件肯定无法完成这一任务。
政府资助并不适合每一个项目，但这个项目却非常适合。从这个角度来看，减少碳排放这一几乎不可能完成的任务要求美国建立一个不同于国家已经习惯的传统自由经济框架的经济框架。
换句话说，我们不需要一百万家不同的公司制造一百万种不同的发电机。我们需要选择最适合尽快在规模上产生影响的发电机设计，然后让竞争发生，看哪家公司在制造该设计方面做得最好。
来源：南极熊
