Proizvodnja lopatica vjetroagregata temelji se na termoset kompozitnoj tehnologiji. Međutim, termoplastični kompoziti nude recikliranje i druge prednosti. Kada se koriste armaturne termoplastike za izradu lopatica rotora, oni nude značajne prednosti u odnosu na termoizolacije. Prvo, termoplastici su plastični kada se zagrijavaju i zadržavaju plastičnost za razliku od stalnih termoizoliranih plastika. Stoga, na kraju životnog vijeka, termoplastične lopatice mogu biti oblikovane zagrijavanjem i recikliranjem. Pretpostavljajući da proizvodnja noža godišnje koristi stotine tisuća tona kompozitnih materijala, to će stvoriti sve važniju tržišnu korist.
1. Prednosti i nedostaci
Prednost 1: reciklirati
Na kraju svog korisnog vijeka trajanja, termoplastične lopatice se mogu zagrijati kako bi oblikovale nešto za recikliranje.
Prednost 2: kratki ciklus stvrdnjavanja
Termoplasti također rješavaju prepreke ciklusu stvrdnjavanja, koji sada usporavaju brzinu proizvodnje termoetskih lopatica. Preklopljene lopatice mogu se demontirati pod zagrijavanjem, što dodatno ubrzava proces proizvodnje. Komponente se mogu ko-izraditi ili spojiti zagrijavanjem lokalnog sučelja i zavarivanjem. Mali dijelovi mogu koristiti kalupljenje od peleta.
Prednost tri: jačina i krutost su veće
Pojačani termoplastični materijali mogu biti jači od termoizolacija pri istoj težini, što rezultira lakšom strukturom. Optimizacija dizanja noža za te plastične materijale može rezultirati različitim konfiguracijama. Na primjer, oblikovanjem oštrice kako bi ga više nalikovalo krilima aviona, ojačanim rebrima i gredama, dizajneri mogu ukloniti mnoge strukturne jezgre koji se trenutno koriste u oštricama. Pjene i drugi osnovni materijali apsorbiraju smolu, dodajuci težinu i trošak, te moraju biti oblikovani.
U uporabi je njegova otpornost na kišu, snijeg i sl. Bolja od one koja ima termoizolacijsku plastiku i obično ima veću toleranciju oštećenja i sporiji rast pukotine. Zbog svojih produljenih svojstava, termoplastici imaju bolju otpornost na udarce i imaju tendenciju da pokazuju vidljive otvore. Za razliku od termoset kompozita, oni su skriveni u laminatima i ne pokazuju nedostatke na površini.
Nedostatak 1: slaba otpornost na umor
Vlažna svojstva ojačane termoplastike su prilično loša zbog slabije povezanosti između vlakana i plastične matrice. Veza između njih je mehanička. To je kontrakcija matrične smole oko vlakana tijekom procesa stvrdnjavanja, a ne kemijske veze. Uobičajena sredstva za spajanje koriste se za poboljšanje vezanja staklenih vlakana, ugljičnih vlakana i termoizoliranih smola, ali imaju malo utjecaja na termoplastične smole.
Nedostatak 2: Toplinska / vlažna izvedba općenito je lošija od termoset smole
Vruća / vlažna svojstva općenito su inferiorni od onih od termoizolacijskih smola jer vruća vlažnost širi matricu i razblažuje mehaničke spojeve, uzrokujući da matrični molekularni lanci klize duž vlakana. Osim toga, većina termoplastičnih smola je teško obraditi, a njihova visoka viskoznost u rastaljenom stanju znači da su potrebne veće temperature obrade i pritisci stvrdnjavanja kako bi se osiguralo da smola može potpuno prodrijeti u kontinuirana vlakna od dugih vlakana. Zbog potrebe za metalnim kalupima i visokom potrošnjom energije, cijena se povećava.
2. Istraživanje u zemlji i inozemstvu
Strani: Projekt zelenog oštrica Eire Compositesa
U Irskoj, istraživačka jedinica za kompozitnu tehnologiju na državnom sveučilištu Galway, istraživački tim na Sveučilištu Limerick i komercijalna tvrtka Eire Composites, dodatno je proučavala ovu najnoviju tehnologiju. Obje su sveučilište opsežno proučavale APLC-12 kompozite, a Eire Composites aktivno razvija tehnologiju oblikovanja tekućine za proizvodnju termoplastičnih kombičnih lopatica i poklopaca. U projektu Green Blade, Eire Composites vode suradnju (preko svoje podružnice, EireCompositeTeo), koja uključuje Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass i Cyclics, kako bi zajednički razvili i izradili 12,6 metarski uzorak oštrice i izvršili testiranje. Ovaj će rad prirodno dovesti do budućeg razvoja i certificiranja kompletnih lopatica pune veličine.
Inozemni: novi BladeKlade tehnološki razvoj tvrtke Danish Blade Company
Među nekoliko velikih proizvođača lopatica, danska tvrtka LM, koja prati ovaj posao, najveći je svjetski proizvođač lopatica turbina. Tvrtka u normalnim uvjetima ne može dovoljno brzo proizvoditi oštricu noža kako bi udovoljila zahtjevima, pa želi smanjiti trenutni proizvodni ciklus za pola i kao dio svog najnovijeg projekta razvoja BladeKing tehnologije. Tvrtku je privukao sposobnost termoplasta da smanji proizvodne cikluse i može poslužiti kao mogući ključ za plasiranje novih plastičnih masa do 2015. Kako bi se proizvele vrlo velike lopatice za buduće offshore vjetroturbine, visoke razine automatizacije su također je potrebno. Ovo je još jedan fokus projekta BladeKing: pomoću automatiziranih vlaknastih slojova ili slojeva traka za ubrzavanje laminiranja vlakana u kalupu. RisoDTU i Sveučilište Aalborg proveli su istraživanje o projektu BladeKing zajedno s LM-om, a danski nacionalni napredni fond tehnologije osigurao je djelomično sponzorstvo.
Domaće: Zhongke Hengyuan surađuje s RTP-om za razvoj dugih termoplastičnih oštrica ojačanih vlaknima
Hunan Zhongke Hengyuan Wind Power Industry Technology Co, Ltd je projektirala i proizvela male vjetroturbine prikladne za područja koja nisu opskrbljena mrežom. Tvrtka koristi dugotrajne termoplastike ojačane staklenim vlaknima tvrtke RTP Corp. Sjedinjenih Država za ubrizgavanje lopatica vjetrobranskih stakala. Prema izvješćima, tvrtka je surađivala s RTP-om za razvijanje i korištenje vrlo dugih proizvoda ojačanih vlaknima, jer imaju najveći omjer čvrstoće / težine u materijalima za brizganje. Dugi materijali ojačanog staklenim vlaknima osiguravaju visoki modul i otpornost na udar, održavajući oblik noža bez obzira na uvjete okoliša. Izvrsna stabilnost dimenzija može učinkovito spriječiti oštrice da mijenjaju kut vjetra, što uvelike poboljšava učinkovitost turbine, posebno u vrlo vlažnim i vrlo suhim uvjetima.
3. Sažetak
Ubrzani razvoj globalnog tržišta vjetroelektrana omogućio je dobavljačima pile da ne samo da proširuju svoje kapacitete već i da pronađu tehnologije za ubrzanje proizvodnog procesa kako bi se zadovoljile buduće potražnje. Potencijalne prednosti termoplastičnih smola mogu im pomoći da to postignu, a time i jačanje strukturne izvedivosti vrlo velikih lopatica i rješavanje ponovljivosti noževa nakon umirovljenja. Za polje energije vjetra, ove prave plastike mogu dokazati revolucionarnu tehnologiju zbog povećane potražnje.
