Tuuliturbiinien terien valmistus on perustunut lämpöeristetulle komposiittiteknologialle. Kuitenkin termoplastiset komposiitit tarjoavat kierrätettävyyttä ja muita etuja. Kun roottorin siipien tuottamiseen käytetään vahvistettuja kestomuoveja, ne tarjoavat merkittäviä etuja termoelementteihin nähden. Ensinnäkin kestomuovit ovat muovia kuumennettaessa ja pitävät plastisuus toisin kuin pysyvät kuumakovettuvat muovit. Siksi käyttöiän lopussa termoplastiset terät voidaan muovata lämmittämällä ja kierrättämällä. Olettaen, että terävalmistus käyttää vuosittain satoja tuhansia tonnia komposiittimateriaaleja, se luo yhä merkittävämmän markkinaedun.
1. Edut ja haitat
Etuosa 1: Kierrätettävä
Sen käyttöiän loputtua lämpömuovautuvat terät voidaan lämmittää muodostamaan jotain kierrätystä varten.
Etu 2: Lyhyt kovetusjakso
Termoplastit myös ratkaise kovettumiskierroksen esteet, jotka hidastavat lämpöeristysten terän tuotantonopeutta. Valetut terät voidaan purkaa kuumennettaessa, mikä nopeuttaa tuotantoprosessia entisestään. Komponentteja voidaan kovettaa tai liittää kuumentamalla paikallista liitäntää ja hitsausta. Pienet osat voivat käyttää pellettien ruiskupuristusta.
Kolmas etu: vahvuus ja jäykkyys ovat korkeammat
Vahvistetut kestomuovit saattavat olla vahvempia kuin samassa painossa olevat lämpöeristeet, mikä saa aikaan kevyemmän rakenteen. Terän suunnittelun optimointi näille muoveille voi johtaa erilaisiin kokoonpanoihin. Esimerkiksi suunnittelemalla terää, joka on enemmän kuin lentokoneen siipi, joka on vahvistettu riveillä ja palkkeilla, suunnittelijat voivat poistaa monet monissa teriön tällä hetkellä käytetyistä rakenteellisista hylsyistä. Vaahdot ja muut ydinmateriaalit imevät hartsia, lisäävät painoa ja kustannuksia, ja ne on muotoiltava.
Käytössä sen sateen, lumen jne. Kestävyys on parempi kuin lämpökovettuvien muovien, ja sillä on yleensä suurempi vahinkotoleranssi ja hitaampi halkeaman kasvu. Pitempien ominaisuuksiensa ansiosta kestomuoveilla on parempi iskunkestävyys ja niillä on taipumus näkyä näkyviä sivuja. Toisin kuin termoset-komposiitit, ne ovat piilossa laminaateissa eivätkä näytä pinnalta vikoja.
Haitta 1: heikko väsymiskestävyys
Vahvistettujen kestomuovien väsymisominaisuudet ovat melko huonot johtuen kuitujen ja muovimatriisin heikommästä yhteydestä. Yhteys näiden kahden välillä on mekaaninen. Se on matriisihartsin supistuminen kuidun ympärillä kovettumisprosessin aikana, ei kemiallista yhteyttä. Tavanomaisia kytkentäaineita käytetään lasikuitujen, hiilikuitujen ja lämpökovettuvien hartsien liimauksen parantamiseen, mutta niillä on vain vähän vaikutusta kestomuovihartseihin.
Haitta 2: Lämpö / märkä suorituskyky on yleensä huonompi kuin lämpöhartsihartsi
Kuuma / kosteat ominaisuudet ovat yleensä huonompia kuin lämpökovettuvien hartsien, koska kuuma kosteus laajentaa matriisia ja löysää mekaaniset liitokset, mikä aiheuttaa matriisimolekyyliketjut liukumaan pitkin kuituja. Lisäksi useimmat termoplastiset hartsit ovat vaikeita prosessoida ja niiden korkeamman viskositeetin sulassa tilassa edellytetään, että tarvitaan korkeampia käsittelylämpötiloja ja kovetuspaineita, jotta varmistetaan, että hartsi voi tunkeutua kokonaan pitkäkuituisiin jatkuviin kuituihin. Metallimuotien ja suuren energiankulutuksen vuoksi kustannukset nousevat.
2. Tutkimustilanne kotimaassa ja ulkomailla
Ulkomaalainen: Eire Compositesin vihreä teräprojekti
Irlannissa Galway State Universityn komposiittiteknologian tutkimusyksikkö, Limerickin yliopiston tutkimusryhmä ja kaupallinen yritys Eire Composites ovat tutkineet tätä uusinta teknologiaa. Molemmat yliopistot ovat tutkineet laajasti APLC-12-komposiitteja, ja Eire Composites on kehittänyt aktiivisesti nestemäistä muovaustekniikkaa kestomuovisten komposiittien tuuliturbiinien ja suojakansien valmistukseen. Green Blade -hankkeessa Eire Composites johtaa yhteistyötään (tytäryhtiönsä EireCompositeTeo) kautta, johon kuuluvat Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass ja Cyclics, jotka kehittävät ja valmistavat yhdessä 12,6 metrin pitkätaulanäytteen ja suorittavat testauksen. Tämä työ luonnollisesti johtaa täysimittaisten kestomuovisten komposiittiterästen tulevaan kehitykseen ja sertifiointiin.
Ulkomainen: Danish Blade Companyn uusi teräteknologian kehittämishanke BladeKing
Useiden suurten terävalmistajien joukosta tanskalaisen LM: n, joka seuraa tarkasti tätä työtä, on maailman suurin tuuliturbiinien terän valmistaja. Yhtiö tavanomaisissa olosuhteissa voi tuskin tehdä terä tuotannon tarpeeksi nopeasti tarpeiden täyttämiseksi, joten se haluaa leikata nykyisen tuotantosyklin puoleen ja osaksi sen viimeisintä terästeknologian kehittämishanketta BladeKing. Yritykselle on herättänyt kestomuovien kyky vähentää tuotantosyklejä ja se voi toimia mahdollisena avauksena uusien muovien markkinoille vuoteen 2015 mennessä. Tulevien offshore-tuuliturbiinien tuottamiseksi erittäin suuret terät tuottavat korkeatasoista automaatiota tarvitaan myös. Tämä on toinen painopiste BladeKing-projektissa: automaattisten kuitukerrosten tai teipin kerrosten avulla, jotta kuitujen laminointi nopeutuu muotissa. RisoDTU ja Aalborgin yliopisto tekivät tutkimusta BladeKing-projektista yhdessä LM: n kanssa ja Tanskan National Advanced Technology Fund -sovellus tarjosi osittaista sponsorointia.
Kotimainen: Zhongke Hengyuan tekee yhteistyötä RTP: n kanssa kehittää pitkään kuituvahvisteisia termoplastisia terät
Hunan Zhongke Hengyuan Wind Power Industry Technology Co, Ltd on suunnitellut ja valmistanut pieniä tuuliturbiineja, jotka sopivat alueille, joita verkko ei tarjoa. Yhtiö käyttää pitkää lasikuituvahvisteista kestomuovia RTP Corp.: lta Yhdysvalloista injektoimaan valetut tuuliturbiinilevyt. Raporttien mukaan yhtiö teki yhteistyötä RTP: n kanssa kehittääkseen ja käyttämään erittäin pitkiä kuitulujitustuotteita, koska niillä on suurin vahvuus / painosuhde ruiskuvalumateriaaleissa. Pitkät lasikuituvahvikkeet tarjoavat suuren kimmokerroin ja iskunkestävyyden, pitäen terän muodon ympäristöolosuhteista riippumatta. Erinomainen kolmiulotteinen stabiilius voi tehokkaasti estää terät muuttamasta tuulen kulmaa, mikä parantaa huomattavasti turbiinin tehokkuutta erityisesti erittäin kosteissa ja hyvin kuivissa olosuhteissa.
3. Yhteenveto
Globaalien tuulivoimamarkkinoiden nopeutettu kehitys on mahdollistanut teräyritysten toimittajien paitsi laajentamaan kapasiteettia myös etsimään teknologioita nopeuttaakseen tuotantoprosessia vastaamaan tulevaisuuden kysyntään. Kestomuovihartsien mahdolliset edut voivat auttaa niitä saavuttamaan tämän samalla vahvistaen erittäin suurien siipien rakenteellista toteutettavuutta ja ratkaisemaan terien toistettavuuden eläkkeelle jäämisen jälkeen. Tuulivoima-alalla nämä todelliset muovit voivat osoittautua vallankumoukselliseksi tekniikaksi, koska kysyntä kasvaa.
