Proizvodnja lopatica vetroturbina zasnovana je na termoset kompozitnoj tehnologiji. Međutim, termoplastični kompoziti nude reciklabilnost i druge prednosti. Kada se armatirane termoplastike koriste za proizvodnju lopatica rotorom, one pružaju značajne prednosti u odnosu na termosetke. Prvo, termoplastika je plastična kada se zagreva i zadržava plastičnost za razliku od trajnih termosetilnih plastika. Zbog toga, na kraju životnog veka, termoplastične lopatice se mogu oblikovati grejanjem i recikliranjem. Pod pretpostavkom da se proizvodnja oštrice sada koristi na stotine hiljada tona kompozitnih materijala svake godine, to će stvoriti sve značajnije tržišne koristi.
1. Prednosti i mane
Prednost 1: reciklirati
Na kraju njegovog korisnog veka, termoplastične lopatice se mogu zagrejati kako bi se napravilo nešto za reciklažu.
Prednost 2: Kratak ciklus sušenja
Termoplastika takođe rešava prepreke ciklusu sušenja, što sada usporava proizvodnju brzine termosetskih lopatica. Izgrađene lopatice mogu se odvojiti pod grejanjem, što dodatno ubrzava proizvodni proces. Komponente mogu biti ko-cured ili povezani grejanjem lokalnog interfejsa i zavarivanja. Mali dijelovi mogu koristiti kalup za ubrizgavanje peleta.
Prednost tri: čvrstoća i čvrstoća su veća
Ojačane termoplastike mogu biti jače od termosetova iste težine, što rezultira lakšom strukturom. Optimizacija dizajna oštrice za ove plastike može rezultirati različitim konfiguracijama. Na primer, dizajniranjem noža kako bi se više nalazila kao krilo aviona, ojačano rebrima i gredama, dizajneri mogu eliminisati mnoge strukturne jezgre koje se trenutno koriste u noževima. Pjene i ostali materijali na jezgru apsorbuju smolu, dodaju težinu i troškove i moraju se oblikovati.
Prilikom upotrebe, njegova otpornost na kišu, sneg i sl. Je bolja nego kod termoizolacionih plastičnih masa, a obično ima veću toleranciju štete i sporiji rast prsline. Zahvaljujući svojim dugotrajnijim svojstvima, termoplastici imaju bolju otpornost na udarce i imaju tendenciju da pokazuju vidljive udubljenja. Za razliku od termoset kompozita, oni su skriveni u laminatima i ne pokazuju nedostatke na površini.
Nedostatak 1: slaba otpornost na zamor
Osobine zamora armiranog termoplasta su prilično loše zbog slabije veze između vlakana i plastične matrice. Veza između njih je mehanička. To je kontrakcija matrične smole oko vlakna tokom procesa očvršćavanja, a ne hemijske veze. Konvencionalni agensi za spajanje koriste se za poboljšanje vezivanja staklenih vlakana, karbonskih vlakana i termosetilnih smola, ali imaju malo efekta na termoplastične smole.
Nedostatak 2: Performanse toplote / vlažnosti su uglavnom gore od termosetne smole
Vruća / vlažna svojstva su uglavnom inferiorna onima kod termoizolacionih smola, jer vruća vlaga proširuje matricu i otpušta mehaničke veze, što dovodi do toga da se molekularni lanci matriksa klize duž vlakana. Osim toga, većina termoplastičnih smola je teško obrađivati, a njihova visoka viskoznost u staljenom stanju znači da su potrebne veće temperaturne obrade i pritisci sušenja kako bi se osigurala da smola može prodreti u potpunosti u dugotrajna vlakna. Zbog potrebe za metalnim kalupovima i visokom potrošnjom energije, troškovi raste.
2. Status istraživanja u zemlji i inostranstvu
Strani: Projekat Green Blade Eire Composites
U Irskoj, istraživački tim na Univerzitetu Limerick i komercijalna kompanija Eire Composites, istraživački tim Galway State University, istraživao je ovu najnoviju tehnologiju. Oba univerziteta su detaljno proučavala kompozicije APLC-12, a Eire Composites aktivno razvija tehnologiju tečne formiranja za proizvodnju termoplastičnih kompozitnih vjetroturbinskih lopatica i poklopaca za nacele. U projektu Green Blade, Eire Composites vodi saradnju (preko svoje podružnice, EireCompositeTeo), koji uključuje Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass i Cyclics, zajednički razvijaju i izvode uzorak noža od 12,6 metara i provode testiranje. Ovaj rad će prirodno dovesti do budućeg razvoja i sertifikacije termoplastičnih kompozitnih lopatica u punoj veličini.
Strani: projekat BladeKinga za razvoj nove tehnologije blade kompanije Danish Blade
Među nekoliko velikih proizvođača oštrica, danska kompanija LM, koja je pažljivo pratila ovaj rad, najveći je svjetski proizvođač vjetroelektrana. Kompanija u normalnim okolnostima teško može napraviti proizvodnju oštrice dovoljno brzo da zadovolji zahteve, tako da želi da smanji trenutni proizvodni ciklus za polovinu i kao deo svog najnovijeg projekta razvoja bladea BladeKing. Kompaniju je privukla mogućnost termoplasta da smanje proizvodne cikluse i može poslužiti kao mogući ključ za dovod nove plastike na tržište do 2015. godine. Da bi proizveli vrlo velike lopatice za buduće vjetroagregate offshore, visoki nivoi automatizacije su takođe je potrebno. Ovo je još jedan fokus projekta BladeKing: korištenje automatskih vlakana ili slojeva traka za ubrzanje laminacije vlakana u kalupu. RisoDTU i Aalborg Univerzitet su sproveli istraživanje o projektu BladeKing zajedno sa LM, a danski Nacionalni napredni tehnološki fond obezbedio je delimično sponzorstvo.
Domaće: Zhongke Hengyuan sarađuje sa RTP-om radi razvoja dugoročnih termoplastičnih oštrica
Hunan Zhongke Hengyuan Wind Power Industry Technology Co, Ltd projektuje i proizvodi male vjetroelektrane pogodne za područja koja nisu snabdevena mrežom. Kompanija koristi dugotrajne termoplastike ojačane staklenim vlaknima od RTP Corp. Sjedinjenih Država za ubrizgavanje livenih vjetroagregata. Prema izveštajima, kompanija je sarađivala sa RTP-om kako bi razvila i koristila veoma dugačke proizvode ojačane vlaknima, jer imaju najveći odnos težine i težine u materijalima za ubrizgavanje. Materijali ojačani dugim staklenim vlaknima pružaju visok modul i otpornost na udarce, održavajući oblik sečiva bez obzira na okolišne uslove. Odlična dimenzijska stabilnost može efikasno sprečiti promenu ugla vetrova, što znatno poboljšava efikasnost turbine, posebno u vrlo vlažnim i vrlo suvim uslovima.
3. Rezime
Ubrzani razvoj globalnog tržišta vjetroelektrana omogućio je snabdevačima oštrice ne samo da prošire svoje kapacitete već i da nađu tehnologije za ubrzanje proizvodnog procesa kako bi se zadovoljila buduća potražnja. Moguće prednosti termoplastičnih smola mogu im pomoći da to postignu, a takođe i jačanje strukturne izvodljivosti velikih lopatica i rješavanje ponovljivosti lopatica nakon penzionisanja. Za energetsko polje vjetra, ove stvarne plastike se mogu pokazati kao revolucionarna tehnologija zbog sve veće potražnje.
