根据能源智库Ember的最新数据，2023年欧盟太阳能发电量显著增长，达到了36TWh，占据了总发电量的9%。更值得一提的是，这一年风能和太阳能共同推动欧盟可再生能源发电份额首次突破了40%的大关。
与此同时，英国政府发布的数据显示，2023年该国可再生能源占总发电量的比例创下了47.3%的年度新纪录，并在第四季度达到了51.5%的季度高点，这是历史上首次有超过一半的发电量来自于可再生能源。
激光加工技术的运用在能源领域尤为突出。举例来说，它在制造太阳能电池的电子部件时，不仅简化了生产流程，还降低了成本。在风力涡轮机叶片的制造中，激光投影仪帮助材料在模具内精确排列，不仅节省了时间和成本，还因精度的提升延长了叶片的使用寿命。此外，激光加工工艺也广泛应用于不可再生能源设备的维修和制造中。
其中，激光熔覆技术在修复燃气轮机时显示出巨大优势。与传统的电弧焊相比，激光熔覆为组件提供的热量更少，从而减少了组件变形的可能性。此外，光纤激光器通过机械臂输送到难以触及的部位，使得那些原本难以修复的部件也能得到妥善处理。
激光技术不仅在制造新设备时发挥作用，还在发电厂退役过程中扮演重要角色。例如，在拆除已关闭的核电站时，激光切割技术被用于处理受污染的部件，从而减少了健康和安全风险，提高了拆除效率。
风力涡轮机叶片
风力涡轮机叶片的制造是一个尤为复杂的过程，其中涉及玻璃纤维垫、碳纤维预浸料和贴花的精确定位。传统的手工操作虽然力求均匀性，但效率有限。而激光投影系统的引入，通过投影对齐线替代机械模板测量，显著提高了生产率。
激光投影不仅提高了精度，提升了产品质量，还减少了人为错误的可能性，保证了生产过程的可重复性，降低了成本。此外，由于层定位更加容易快捷，且多个激光投影仪可同时用于不同区域，多个团队能够在叶片的不同区域并行工作，从而进一步提高了生产效率。
叶片材料的均匀性对于优化其能量效率至关重要，因为任何形状的不规则性都可能导致空气动力学效率下降，进而影响整体性能。此外，形状优化也是关键，它有助于避免不均匀负载导致的振动问题。振动不仅增加磨损，需要更多的维护，还会缩短涡轮机的使用寿命。因此，激光技术在确保叶片材料均匀性和形状优化方面发挥着不可或缺的作用。
激光熔覆
在能源领域，激光熔覆可用于修复蒸汽和燃气轮机、轴和齿轮部件，也可用于熔覆锅炉的水壁和管道。在这种技术中，也被称为激光金属沉积，通过将粉末或线状金属送入扫描组件并在此过程中局部熔化其表面的激光束中，将金属沉积到表面上。激光熔覆改善了其处理表面的性能，使其能够对已损坏或磨损的部件进行修复。
与传统的电弧工艺相比，激光熔覆速度更快，效率更高，可自动化，并且由于加热较少，不太可能扭曲组件。因为在激光熔覆中沉积效率更高，它也需要更少的材料来产生相同的结果。
激光熔覆有多种形式。例如，可以将两种或两种以上的粉末混合在一起，并控制每种粉末的流速，以生产出分级的材料。各种不同类型的激光用于熔覆，这取决于被熔覆材料的类型和组件的几何形状。例如，近红外高功率直接二极管激光器（HPDDLs）是覆盖大面积表面的好选择，因为这种波长被大多数类型的金属很好地吸收，二极管输出可以形成一条长线，非常适合快速扫描组件。
微型涡轮机
对于微型燃气轮机部件，焊接前的表面清洁以及清除污染物，腐蚀和碎片的清洁是另一个受益于使用激光的应用。在光纤激光清洗中，污垢和污染物被蒸发，与化学清洗相比，其优势在于该过程产生的有害化学废物较少。
这也是一个简单的自动化过程，可以在一步中去除多种不同类型的污染。
也可以用光纤激光在微型涡轮叶片上钻孔。虽然纳米脉冲激光器是去除陶瓷涂层(保护涡轮叶片免受极高工作温度的影响)的好选择，但准连续波（QCW）光纤激光器是在非常高的速度下钻精确孔的理想选择。
太阳能电池制造
在太阳能电池的制造过程中，在半导体材料中掺杂的杂质原子扩散后，需要在电池的边缘进行蚀刻过程。这是为了阻止电流在太阳能电池前后的电触点之间流动。通过使用激光烧蚀电池周长周围的凹槽，可以产生所需的电隔离，因为电流的路径已经断开。
这一步的激光处理，避免了在湿化学蚀刻过程中酸的飞溅对太阳能电池其余部分造成损害的可能性，或者如果使用等离子体蚀刻来创建所需的电隔离，则避免了对电池边缘造成过多损害的风险。
太阳能电池板
在太阳能领域，激光技术同样展现出巨大的应用潜力。在太阳能电池制造过程中，激光烧蚀技术用于在电池边缘刻蚀凹槽，实现电隔离，避免了湿化学蚀刻或等离子体蚀刻可能带来的损害。
此外，激光触点技术也显示出提高太阳能电池效率的潜力，并广泛应用于半导体晶圆切割和标记，以及大型太阳能电池板电路的分离。
激光划痕过程中，精确烧蚀光伏材料层至玻璃基材层，使用特定波长的激光器，如532纳米（绿色）或1064纳米（红外），确保了结果的精确性和一致性。
核设施退役
核设施退役是一个复杂且精细的过程，仅在英国，至2030年便预计将有超过20个核设施完成退役。这一过程中，不可避免地涉及对大量金属结构，如管道和圆柱体的切割，其中部分结构还可能受到辐射污染。
传统的火焰切割技术虽然应用广泛，但激光切割技术的出现，为这一过程带来了革命性的改变。激光切割不仅速度更快，而且极大地减少了工作人员在辐射污染环境中作业的需求，从而降低了安全风险。更重要的是，通过光纤传输，激光切割能够触及那些传统方法难以触及的区域，为核设施的退役工作带来了前所未有的便利。
在退役过程中，部分部件可以通过简单的切割后直接处理，但也有一些部件需要进行净化处理才能再利用。例如，尽管回收不锈钢在经济上具有可行性，但在一些核电站部件上积累的放射性氧化物层必须在再利用之前彻底去除。
纳秒脉冲高功率激光，其能量可达几十千瓦，波长位于近红外区域，已成为核设施退役中的关键工具。它能够在“混凝土结痂”过程中清除混凝土上的放射性残留物，并通过氧化清洁表面来去除不锈钢管内部的沉积物。这种激光烧蚀过程逐层进行，确保了操作的精确性和安全性，同时喷出的材料通过抽吸泵被有效清除。
光纤传输激光器的应用更是锦上添花，它能够轻松到达传统方法难以触及的位置，极大地扩展了激光切割的应用范围。与水射流或机械方法相比，激光清洗不会产生二次废物，从而避免了废物重新沉积在组件表面造成的潜在问题，同时也减少了废物的处理和处置成本。
新兴应用
展望未来，激光技术的应用前景更加广阔。脉冲飞秒激光有望用于制造新一代太阳能电池板，通过蚀刻金属表面实现更高效的光吸收和散热。此外，激光还在电力储存电池的生产中发挥着重要作用，这些电池由风能和太阳能等可再生能源驱动，用于住宅环境。激光的精确切割和焊接能力使得电池组件的制造更加精确和可靠。
同时，激光焊接也在发电和相关设备组件的连接中展现出巨大潜力。无论是石油和天然气部门的化学罐和压力容器，还是热交换器和风力涡轮机的支撑结构，激光焊接都能够提供高效、精确的解决方案。尽管这些部件可能面临高温高压和腐蚀性物质等极端条件的挑战，但激光焊接的精确性和可靠性使得它能够满足最严格的安全标准。
因此，随着激光技术的不断进步和应用领域的不断拓展，其在核设施退役和其他相关领域中的重要作用将日益凸显。目前，关于激光焊接在发电设备组件连接中的可行性研究正在进行中，我们期待这一技术能够为未来的能源领域带来更多的创新和突破。
