Η κατασκευή πτερυγίων ανεμογεννητριών βασίστηκε στην θερμοσκληρυνόμενη σύνθετη τεχνολογία. Ωστόσο, τα θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά προσφέρουν δυνατότητα ανακύκλωσης και άλλα πλεονεκτήματα. Όταν χρησιμοποιούνται ενισχυμένα θερμοπλαστικά για την παραγωγή λεπίδων ρότορα, προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των θερμοσκληρυντών. Πρώτον, τα θερμοπλαστικά είναι πλαστικά όταν θερμαίνονται και διατηρούν την πλαστικότητα σε αντίθεση με μόνιμα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά. Επομένως, στο τέλος της διάρκειας ζωής, οι θερμοπλαστικές λεπίδες μπορούν να χυτευθούν με θέρμανση και ανακύκλωση. Υποθέτοντας ότι η κατασκευή λεπίδων χρησιμοποιεί τώρα εκατοντάδες χιλιάδες τόνους σύνθετου υλικού κάθε χρόνο, αυτό θα δημιουργήσει ένα ολοένα και σημαντικότερο όφελος στην αγορά.
1. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
Πλεονέκτημα 1: Ανακυκλώσιμο
Στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους, τα θερμοπλαστικά πτερύγια μπορούν να θερμανθούν για να σχηματίσουν κάτι για ανακύκλωση.
Πλεονέκτημα 2: Σύντομος κύκλος σκλήρυνσης
Τα θερμοπλαστικά επιλύουν επίσης τα εμπόδια στον κύκλο σκλήρυνσης, τα οποία τώρα επιβραδύνουν την ταχύτητα παραγωγής των θερμοσκληρυνόμενων λεπίδων. Οι χυτές λεπίδες μπορούν να αποσυναρμολογηθούν με θέρμανση, επιταχύνοντας περαιτέρω την παραγωγική διαδικασία. Τα εξαρτήματα μπορούν να συντηρηθούν ή να συνδεθούν με θέρμανση της τοπικής διασύνδεσης και συγκόλλησης. Τα μικρά μέρη μπορούν να χρησιμοποιούν χύτευση με έγχυση σφαιριδίων.
Πλεονέκτημα τρία: η αντοχή και η ακαμψία είναι υψηλότερα
Τα ενισχυμένα θερμοπλαστικά μπορεί να είναι ισχυρότερα από τα θερμοσκληρυνόμενα με το ίδιο βάρος, με αποτέλεσμα μια ελαφρύτερη δομή. Η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των λεπίδων για αυτά τα πλαστικά μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικές διαμορφώσεις. Για παράδειγμα, σχεδιάζοντας μια λεπίδα για να την κάνει πιο σαν μια πτέρυγα αεροπλάνου, ενισχυμένη με νευρώσεις και δοκούς, οι σχεδιαστές μπορούν να εξαλείψουν πολλούς από τους δομικούς πυρήνες που χρησιμοποιούνται σήμερα στις λεπίδες. Αφροί και άλλα υλικά πυρήνα απορροφούν τη ρητίνη, προσθέτοντας βάρος και κόστος και πρέπει να διαμορφώνονται.
Κατά τη χρήση, η αντοχή του στη βροχή, το χιόνι κλπ. Είναι καλύτερη από εκείνη των θερμοσκληρυνόμενων πλαστικών και συνήθως έχει μεγαλύτερη αντοχή στην καταστροφή και βραδύτερη ανάπτυξη ρωγμών. Λόγω των πιο παρατεταμένων ιδιοτήτων του, τα θερμοπλαστικά έχουν καλύτερη αντοχή στην κρούση και τείνουν να παρουσιάζουν ορατές τσούλες. Σε αντίθεση με τα θερμοσκληρυνόμενα σύνθετα, είναι κρυμμένα σε ελάσματα και δεν παρουσιάζουν ελαττώματα στην επιφάνεια.
Μειονέκτημα 1: Κακή αντοχή στην κόπωση
Οι ιδιότητες κόπωσης των ενισχυμένων θερμοπλαστικών είναι μάλλον φτωχές λόγω της ασθενέστερης σύνδεσης μεταξύ των ινών και της πλαστικής μήτρας. Η σύνδεση μεταξύ των δύο είναι μηχανική. Είναι η συστολή της ρητίνης μήτρας γύρω από την ίνα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σκλήρυνσης, όχι η χημική σύνδεση. Συνήθεις παράγοντες σύζευξης χρησιμοποιούνται για να βελτιώσουν τη σύνδεση των ινών γυαλιού, των ινών άνθρακα και των θερμοσκληρυνόμενων ρητινών, αλλά έχουν μικρή επίδραση στις θερμοπλαστικές ρητίνες.
Μειονέκτημα 2: Η απόδοση θερμότητας / υγρασίας είναι γενικά χειρότερη από την θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη
Οι ιδιότητες θερμού / υγρού είναι γενικά κατώτερες από εκείνες των θερμοσκληρυνόμενων ρητινών, επειδή η ζεστή υγρασία επεκτείνει τη μήτρα και χαλαρώνει τις μηχανικές συνδέσεις, προκαλώντας την ολίσθηση των μοριακών αλυσίδων μήτρας κατά μήκος των ινών. Επιπλέον, οι περισσότερες θερμοπλαστικές ρητίνες είναι δύσκολο να επεξεργαστούν και το υψηλότερο τους ιξώδες στην τετηγμένη κατάσταση σημαίνει ότι απαιτούνται υψηλότερες θερμοκρασίες επεξεργασίας και πιέσεις σκλήρυνσης για να εξασφαλιστεί ότι η ρητίνη μπορεί να διεισδύσει πλήρως σε συνεχείς ίνες μακριάς ίνας. Λόγω της ανάγκης για μεταλλικά καλούπια και υψηλή κατανάλωση ενέργειας, το κόστος αυξάνεται.
2. Έρευνα στο σπίτι και στο εξωτερικό
Ξένο: Πρόγραμμα Green Blade των συνθέσεων της Eire
Στην Ιρλανδία, η ερευνητική μονάδα σύνθετης τεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Galway, η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Limerick και η εμπορική εταιρεία Eire Composites έχουν μελετήσει περαιτέρω αυτήν την τελευταία τεχνολογία. Και τα δύο πανεπιστήμια έχουν μελετήσει εκτεταμένα τα σύνθετα APLC-12 και τα Eire Composites αναπτύσσουν ενεργά την τεχνολογία σχηματισμού υγρών για την παραγωγή θερμοπλαστικών σύνθετων λεπίδων ανεμογεννητριών και επικαλύψεων γυψοσανίδας. Στο έργο Green Blade, η Eire Composites διεξάγει συνεργασία (μέσω της θυγατρικής της, EireCompositeTeo), η οποία περιλαμβάνει τα Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass και Cyclics, για να αναπτύξουν και να κατασκευάσουν μαζί ένα δείγμα πτερυγίων μήκους 12,6 μέτρων και να πραγματοποιήσουν δοκιμές. Αυτό το έργο θα οδηγήσει φυσικά στη μελλοντική ανάπτυξη και πιστοποίηση θερμοπλαστικών σύνθετων λεπίδων πλήρους μεγέθους.
Ξένο: Το νέο πρόγραμμα ανάπτυξης τεχνολογίας λεπίδων της Blade Company της BladeKing
Μεταξύ αρκετών μεγάλων κατασκευαστών λεπίδων, η δανική εταιρεία LM, η οποία παρακολουθεί στενά αυτό το έργο, είναι ο μεγαλύτερος κατασκευαστής πτερυγίων ανεμογεννητριών παγκοσμίως. Η εταιρεία υπό κανονικές συνθήκες δύσκολα μπορεί να κάνει την παραγωγή λεπίδων αρκετά γρήγορη για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις, γι 'αυτό θέλει να μειώσει τον τρέχοντα κύκλο παραγωγής κατά το ήμισυ και ως μέρος του τελευταίου έργου ανάπτυξης τεχνολογίας blade BladeKing. Η εταιρεία έχει προσελκύσει την ικανότητα των θερμοπλαστικών να μειώσουν τους κύκλους παραγωγής και μπορεί να χρησιμεύσει ως ένα πιθανό κλειδί για την εισαγωγή νέων πλαστικών στην αγορά μέχρι το 2015. Για να παράγουν πολύ μεγάλες λεπίδες για μελλοντικούς υπεράκτιους ανεμογεννητριών, χρειαζόταν επίσης. Αυτό είναι ένα άλλο επίκεντρο του έργου BladeKing: χρήση αυτοματοποιημένων στρωμάτων ινών ή ταινιών για να επιταχυνθεί η ελασματοποίηση ινών στο καλούπι. Το RisoDTU και το Πανεπιστήμιο του Aalborg διεξήγαγαν έρευνα για το πρόγραμμα BladeKing μαζί με την LM και το δανικό εθνικό ταμείο προηγμένης τεχνολογίας παρείχε μερική χορηγία.
Εγχώρια: Η Zhongke Hengyuan συνεργάζεται με την RTP για την ανάπτυξη θερμοπλαστικών λεπίδων ενισχυμένων με ίνες μεγάλου μήκους
Hunan Zhongke Hengyuan Wind Power Industry Technology Co, Ltd σχεδίασε και κατασκευάζει μικρές ανεμογεννήτριες κατάλληλες για περιοχές που δεν παρέχονται από το δίκτυο. Η εταιρεία χρησιμοποιεί θερμοπλαστικά ενισχυμένα με ίνες υάλινων ινών από την RTP Corp. των Ηνωμένων Πολιτειών για την έγχυση καλουπιών πτερυγίων ανεμογεννητριών. Σύμφωνα με αναφορές, η εταιρεία συνεργάστηκε με την RTP για να αναπτύξει και να χρησιμοποιήσει πολύ μακριές ενισχυμένες με ίνες προϊόντα, επειδή έχει την υψηλότερη αναλογία δύναμης / βάρους στα υλικά χύτευσης με έγχυση. Υλικά ενισχυμένα με ίνες υάλινων ινών παρέχουν υψηλή αντοχή και αντοχή στην κρούση, διατηρώντας το σχήμα της λεπίδας ανεξάρτητα από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Η εξαιρετική σταθερότητα διαστάσεων μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά τη μεταβολή της γωνίας του ανέμου, πράγμα που βελτιώνει σημαντικά την απόδοση του στροβίλου, ειδικά σε πολύ υγρές και πολύ ξηρές συνθήκες.
3. Περίληψη
Η επιτάχυνση της ανάπτυξης της παγκόσμιας αγοράς αιολικής ενέργειας επέτρεψε στους προμηθευτές λεπίδων όχι μόνο να επεκτείνουν τη χωρητικότητά τους αλλά και να βρουν τεχνολογίες για να επιταχύνουν τη διαδικασία παραγωγής για να καλύψουν τη μελλοντική ζήτηση. Τα πιθανά πλεονεκτήματα των θερμοπλαστικών ρητινών μπορούν να τα βοηθήσουν να το επιτύχουν, ενισχύοντας ταυτόχρονα τη δομική δυνατότητα των πολύ μεγάλων λεπίδων και επιλύοντας την αναπαραγωγικότητα των λεπίδων μετά τη συνταξιοδότησή τους. Για τον τομέα της αιολικής ενέργειας, αυτά τα πραγματικά πλαστικά μπορούν να αποδειχθούν μια επαναστατική τεχνολογία λόγω της αυξανόμενης ζήτησης.
