Fabricarea lamei turbinelor eoliene a fost bazată pe tehnologia compozitului termoset. Cu toate acestea, compozitele termoplastice oferă reciclabilitate și alte avantaje. Atunci când termoplastele armate sunt utilizate pentru a produce lamele de rotor, acestea oferă avantaje semnificative față de termoset. În primul rând, termoplastele sunt plastice atunci când sunt încălzite și păstrează plasticitatea, spre deosebire de materialele plastice termorezistente permanente. Prin urmare, la sfârșitul duratei de viață, lamelele termoplastice pot fi turnate prin încălzire și reciclare. Presupunând că producția de lamă utilizează acum sute de mii de tone de materiale compozite în fiecare an, acest lucru va crea un avantaj din ce în ce mai important pe piață.
1. Avantaje și dezavantaje
Avantajul 1: Reciclabil
La sfârșitul duratei sale de utilizare, lamelele termoplastice pot fi încălzite pentru a forma ceva pentru reciclare.
Avantajul 2: Curățare scurtă
Termoplastica rezolva, de asemenea, obstacolele din calea ciclului de vindecare, care acum incetinesc viteza de productie a lamelelor termorezistente. Lamele formate pot fi demolate sub încălzire, accelerând în continuare procesul de producție. Componentele pot fi co-tratate sau conectate prin încălzirea interfeței locale și prin sudură. Părțile mici pot utiliza turnarea prin injecție pe peleți.
Avantajul trei: rezistența și rigiditatea sunt mai mari
Materialele termoplastice armate pot fi mai puternice decât termorezistentele cu aceeași greutate, ceea ce duce la o structură mai ușoară. Optimizarea designului lamelor pentru aceste materiale plastice poate avea ca rezultat configurații diferite. De exemplu, prin proiectarea unei lame pentru al face mai mult ca o aripă de avion, consolidată cu nervuri și grinzi, designerii pot elimina multe dintre miezurile structurale utilizate în prezent la lame. Spumele și alte materiale de bază absorb rășina, adăugând greutatea și costul, și trebuie să fie în formă.
În timpul utilizării, rezistența la ploaie, zăpadă etc. este mai bună decât cea a materialelor plastice termorezistente și, de obicei, are o toleranță mai mare la deteriorări și o creștere mai lentă a fisurilor. Datorită proprietăților sale mai prelungite, termoplastele au o rezistență mai mare la impact și au tendința de a arăta danturi vizibile. Spre deosebire de compozitele termoizolante, ele sunt ascunse în laminate și nu prezintă defecte pe suprafață.
Dezavantajul 1: rezistență redusă la oboseală
Proprietățile de oboseală ale termoplastelor ranforsate sunt destul de slabe datorită conexiunii mai slabe dintre fibre și matricea de plastic. Legătura dintre cele două este mecanică. Este contracția rășinii matrice în jurul fibrei în timpul procesului de întărire, și nu a conexiunii chimice. Agenții convenționali de cuplare sunt utilizați pentru a îmbunătăți legarea fibrelor de sticlă, a fibrelor de carbon și a rășinilor termorezistente, dar au un efect redus asupra rășinilor termoplastice.
Dezavantajul 2: Performanța termică / umedă este, în general, mai rea decât rășina termorezistentă
Proprietățile calde / umede sunt, în general, inferioare celor ale rășinilor termorezistente, deoarece umiditatea la cald extinde matricea și slăbește conexiunile mecanice, determinând lanțurile moleculare de matrice să alunece de-a lungul fibrelor. În plus, majoritatea rășinilor termoplastice sunt dificil de procesat, iar viscozitatea lor ridicată în stare topită înseamnă că sunt necesare temperaturi mai ridicate de prelucrare și presiuni de întărire pentru a se asigura că rășina poate pătrunde complet în fibre continue cu fibre lungi. Datorită nevoii de matrițe metalice și consum mare de energie, costul crește.
2. Statutul cercetării la domiciliu și în străinătate
Externe: Proiectul Green Blade al compozitelor Eire
În Irlanda, unitatea de cercetare a tehnologiei compozite de la Universitatea de Stat Galway, echipa de cercetare de la Universitatea Limerick și compania comercială Eire Composites au studiat în continuare această tehnologie. Ambele universități au studiat pe scară largă compozitele APLC-12, iar compozitele Eire au dezvoltat în mod activ tehnologia de formare a lichidelor pentru producerea de lamele de turbine eoliene compozite termoplastice și capacele nacelelor. În cadrul proiectului Green Blade, Eire Composites conduce o colaborare (prin filiala sa, EireCompositeTeo), care include Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass și Cyclics, pentru a dezvolta împreună și pentru a produce un eșantion de 12,6 metri lungime și pentru a efectua teste. Această activitate va duce, în mod firesc, la dezvoltarea și certificarea în viitor a lamelor compozite termoplastice de dimensiune completă.
Externe: proiectul BladeKing de dezvoltare a tehnologiei blade din Danemarca Blade
Printre producătorii mari de lame, compania daneză LM, care urmărește îndeaproape acest lucru, este cel mai mare producător mondial de lame pentru turbine eoliene. Compania, în condiții normale, nu reușește cu greu să facă producția de lame suficient de rapidă pentru a îndeplini cerințele, așa că vrea să reducă la jumătate ciclul de producție curent și ca parte a celui mai recent proiect de dezvoltare a tehnologiei blade BladeKing. Compania a fost atrasă de capacitatea termoplastelor de a reduce ciclurile de producție și poate servi drept o posibilă cheie pentru a aduce pe piață noi materiale plastice până în 2015. Pentru a produce lame foarte mari pentru viitoarele turbine eoliene offshore, de asemenea necesare. Acesta este un alt obiectiv al proiectului BladeKing: utilizarea de straturi automate de fibre sau straturi de bandă pentru a accelera laminarea fibrelor în matriță. RisoDTU și Universitatea Aalborg au efectuat cercetări cu privire la proiectul BladeKing împreună cu LM, iar Fondul național pentru tehnologie avansată daneză a oferit sponsorizare parțială.
Intern: Zhongke Hengyuan cooperează cu RTP pentru a dezvolta lame termoplastice armate cu fibre lungi
Hunan Zhongke Hengyuan Wind Power Industrie Technology Co, Ltd. proiectate și fabricate mici turbine eoliene potrivite pentru zonele care nu sunt furnizate de rețea. Compania utilizează termoplastice armate cu fibre de sticlă lungi de la RTP Corp. din Statele Unite pentru a injecta lame de turbine eoliene turnate. Potrivit rapoartelor, compania a colaborat cu RTP pentru a dezvolta și utiliza produse cu fibre foarte lungi, deoarece au cel mai mare raport rezistență / greutate în materialele turnate prin injecție. Materialele întărite din fibre de sticlă oferă un modul ridicat și rezistență la impact, menținând forma lamei, indiferent de condițiile de mediu. Stabilitatea dimensională excelentă poate împiedica în mod eficient palele să schimbe unghiul de vânt, ceea ce îmbunătățește foarte mult eficiența turbinei, în special în condiții foarte umede și foarte uscate.
3. Rezumat
Dezvoltarea accelerată a pieței mondiale de energie eoliană a permis furnizorilor de lamă nu numai să își extindă capacitatea, ci și să găsească tehnologii pentru a accelera procesul de producție pentru a satisface cererea viitoare. Avantajele potențiale ale rășinilor termoplastice le pot ajuta să realizeze acest lucru, consolidând în același timp fezabilitatea structurală a lamelor foarte mari și rezolvând reproductibilitatea lamelor după pensionare. Pentru domeniul energiei eoliene, aceste materiale plastice reale se pot dovedi a fi o tehnologie revoluționară datorită cererii tot mai mari.
