Производството на лопатки на вятърни турбини се основава на термореактивна композитна технология. Въпреки това термопластичните композити предлагат рециклируемост и други предимства. Когато се използват армирани термопласти за производство на роторни лопатки, те предлагат значителни предимства пред термореактивите. Първо, термопластите са пластмасови при загряване и задържат пластичност, за разлика от постоянните термореактивни пластмаси. Следователно, в края на експлоатационния живот, термопластичните остриета могат да бъдат формовани чрез нагряване и рециклиране. Ако приемем, че производството на блейд сега използва стотици хиляди тонове композитни материали всяка година, това ще създаде все по-важна полза за пазара.
1. Предимства и недостатъци
Предимство 1: Рециклируемо
В края на полезния си живот термопластичните остриета могат да се загреят, за да образуват нещо за рециклиране.
Предимство 2: Кратък цикъл на втвърдяване
Термопластите също решават пречките пред цикъла на втвърдяване, което сега забавя скоростта на производство на термореактивните остриета. Формованите остриета могат да се демонтират под нагряване, като допълнително ускоряват производствения процес. Компонентите могат да бъдат вулканизирани или свързани чрез затопляне на местния интерфейс и заваряване. Малките части могат да използват формоване чрез инжектиране на пелети.
Предимство три: силата и твърдостта са по-високи
Укрепените термопластове могат да бъдат по-силни от термоелементите със същото тегло, което води до по-лека структура. Оптимизирането на дизайна на острието за тези пластмаси може да доведе до различни конфигурации. Например, чрез проектиране на острието, което го прави по-скоро като крило на самолета, подсилено с ребра и греди, дизайнерите могат да отстранят много от структурните ядра, които се използват понастоящем в ножове. Пяните и другите материали от сърцевината абсорбират смолата, като добавят тегло и разходи и трябва да бъдат оформени.
При употреба неговата устойчивост на дъжд, сняг и др. Е по-добра от тази на термореактивните пластмаси и обикновено има по-голяма устойчивост на увреждане и по-бавен растеж на пукнатините. Благодарение на своите по-дълги свойства, термопластите имат по-добра устойчивост на удар и са склонни да показват видими вдлъбнатини. За разлика от термореактивните композити, те са скрити в ламинати и не показват дефекти по повърхността.
Недостатък 1: лоша устойчивост на умора
Умората на подсилените термопластове е по-скоро лоша поради по-слабата връзка между влакната и пластмасовата матрица. Връзката между двете е механична. Това е свиването на матричната смола около влакното по време на процеса на втвърдяване, а не химическата връзка. Конвенционални свързващи агенти се използват за подобряване на свързването на стъклени влакна, въглеродни влакна и термореактивни смоли, но имат слаб ефект върху термопластичните смоли.
Недостатък 2: Топлината / влажността е по-лоша от термореактивната смола
Топлите / влажни свойства обикновено са по-ниски от тези на термореактивните смоли, тъй като горещата влага разширява матрицата и разхлабва механичните връзки, което води до плъзгане на матричните молекулни вериги по влакната. Освен това повечето термопластични смоли са трудни за обработване и техният по-висок вискозитет в разтопено състояние означава, че са необходими по-високи температури на обработка и налягания за втвърдяване, за да се гарантира, че смолата може да проникне напълно в непрекъснати влакна с дълги влакна. Поради необходимостта от метални форми и висока консумация на енергия, разходите се повишават.
2. Изследователски статут в страната и чужбина
Чуждестранно: проект "Зелен блейд" на композити от "Ейр"
В Ирландия изследователската единица за комбинирани технологии в Държавния университет в Голуей, изследователският екип в университета в Лимерик и търговската компания Eire Composites са проучили още тази най-нова технология. Двете университети са изследвали широко APLC-12 композитни материали, а Eire Composites активно развива технология за образуване на течности за производството на термопластични композитни лопатки за вятърни турбини и гвоздеи за греди. В проекта Green Blade Eire Composites води съвместно сътрудничество (чрез дъщерното си дружество EireCompositeTeo), което включва Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass и Cyclics, за съвместно разработване и производство на 12,6 метрова проба с нож и извършване на тестове. Тази работа естествено ще доведе до бъдещото развитие и сертифициране на термопластични композитни остриета от пълен размер.
Чуждестранно: Проектът за разработване на новата технология на BladeKing на датската компания "Блейд"
Сред няколко големи производители на ножове, датската компания LM, която следи отблизо тази работа, е най-големият производител в света на лопатки за вятърни турбини. Компанията при нормални обстоятелства едва ли може да направи продукцията на ножовете достатъчно бърза, за да отговори на изискванията, така че иска да намали настоящия цикъл на производство наполовина и като част от най-новия си проект за разработка на технологии за блейдове BladeKing. Компанията е привлечена от способността на термопластовете да намалят производствените цикли и може да служи като възможен ключ за пускането на нови пластмаси на пазара до 2015 г. За да се произведат много големи перки за бъдещи офшорни вятърни турбини, високите нива на автоматизация са също е необходимо. Това е друг фокус на проекта BladeKing: използване на автоматизирани влакнести слоеве или лентови слоеве за ускоряване на ламинирането на влакна в матрицата. RisoDTU и Aalborg University направиха проучване на проекта BladeKing заедно с LM, а датският Национален фонд за модерни технологии предостави частично спонсорство.
Вътрешен: Zhongke Hengyuan си сътрудничи с RTP за разработване на термопластични остриета, подсилени с дълги влакна
Хунан Zhongke Hengyuan вятърна енергия промишленост технология Co., Ltd. проектирани и произведени малки вятърни турбини, подходящи за области, които не са доставени от мрежата. Компанията използва термопластични материали, подсилени с дълги стъклени влакна, от RTP Corp. на САЩ за инжектиране на формовани остриета на вятърни турбини. Според докладите, компанията е оказала съдействие на RTP да разработва и използва много дълги влакна подсилени продукти, тъй като те имат най-високо съотношение съдържание / тегло в материалите за леене под налягане. Материалите, подсилени с дълги стъклени влакна, осигуряват висок модул и устойчивост на удар, поддържайки формата на острието, независимо от условията на околната среда. Отличната стабилност на размерите може ефективно да предпази острието от промяна на ъгъла на вятъра, което значително подобрява ефективността на турбината, особено при много влажни и много сухи условия.
3. Резюме
Ускореното развитие на глобалния пазар на вятърна енергия позволи на доставчиците на блейд не само да разширят капацитета си, но и да намерят технологии за ускоряване на производствения процес, за да посрещнат бъдещото търсене. Потенциалните предимства на термопластичните смоли могат да им помогнат да постигнат това, като същевременно укрепят структурната осъществимост на много големи остриета и решават възпроизводимостта на лопатките след пенсиониране. За областта на вятърната енергия тези истински пластмаси могат да се окажат революционна технология, дължаща се на нарастващото търсене.
