Materiały termoplastyczne mogą poprawić wytrzymałość zmęczeniową turbin wiatrowych

Naukowcy z amerykańskiego National Renewable Energy Laboratory (NREL) od kilku lat badają możliwość wykorzystania termoplastycznych materiałów kompozytowych w turbinach wiatrowych, ale dopiero teraz zaczęli sprawdzać jak zachowują się one pod wpływem wody. Po raz pierwszy w historii, łopaty wykonane z kompozytów termoplastycznych, które mogą zrewolucjonizować przemysł energetyki morskiej, są testowane na dużą skalę w turbinie pływowej.

Poprzednie badania przeprowadzone w skali laboratoryjnej we francuskim Instytucie Badań nad Eksploatacją Morza (IFREMER) wykazały, że materiały termoplastyczne mogą poprawić wytrzymałość zmęczeniową, zmniejszając tym samym prawdopodobieństwo katastrofalnych awarii łopat i czyniąc łopatki turbin pływowych bardziej zrównoważonymi w zastosowaniu w energetyce morskiej.

Sam proces produkcji tych materiałów jest również szybszy i wymaga mniejszego zużycia energii elektrycznej. Ponadto, tworzywa termoplastyczne, które stanowią około 75 proc. światowej produkcji tworzyw sztucznych, mogą być łatwiej poddawane recyklingowi niż materiały termoutwardzalne, powszechnie stosowane obecnie do produkcji łopat turbin wiatrowych. Podczas gdy materiały termoutwardzalne muszą być podgrzewane w celu utwardzenia, materiały termoplastyczne utwardzają się w temperaturze pokojowej, co skraca zarówno czas jak i koszty produkcji łopat.

Nowe materiały w turbinach a wyładowania atmosferyczne

Zgłoszony do opatentowania przez NREL proces spawania termicznego łopat z tworzyw termoplastycznych pozwala na osiągnięcie tych korzyści, a nawet je zwiększa, zastępując kleje stosowane obecnie do łączenia elementów łopat. Zastosowanie zgrzewania zamiast klejów eliminuje minusy w postaci zwiększonej wagi i możliwości pękania.

Chociaż spawanie termiczne ma niewątpliwe zalety, to wymaga również dodania do łopatki metalowego elementu grzejnego, który może przyciągać pioruny. W związku z tym, zespół naukowców z NREL pod kierownictwem Robynne Murray’a i przy wsparciu General Electric (GE) oraz LM Wind Power (spółki zależnej GE) opracował nowy system ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi, który zabezpiecza nowatorskie materiały termoplastyczne. 

Źródło: NREL