绿色工业:制造可循环利用的下一代涡轮机叶片

根据美国风能协会的数据,在过去十年中,风能发电量每年都有7.3GW的装机容量增长。截至2019年,美国的风力发电装机容量约为96GW,全球约为591GW。

虽然可再生能源的扩张无疑是一个积极的转变,但并非所有的可再生能源从开始到结束都是可再生的。比如风力发电机叶片不能再利用。一项研究发现,每兆瓦的装机容量相当于9.6公吨的复合废物。报废叶片对环境和经济都是一个巨大的挑战。

随着报废叶片的收集量成倍增加,这就提出了一个问题。它们将被送往何处?

NREL的研究人员和他们的合作伙伴看到了机遇。凭借在风能基础研究、开发和验证方面的丰富经验,NREL的研究人员利用Arkema公司开发的热塑性树脂系统,建立了一种制造风机叶片新方法

绿色工业:制造可循环利用的下一代涡轮机叶片

一般来说,普通叶片通常是由环氧树脂或其他热固性树脂制成。这些类型的材料很难回收利用,而且成本很高。由于这些挑战,废旧的热固性叶片最终都会被填埋。

热塑性树脂系统是一个潜在的突破性发展,因为它允许报废涡轮机叶片被回收利用。而且,这些下一代叶片的独特之处不仅仅在于可回收利用。这些热塑性树脂的制造工艺使风力涡轮机叶片在报废阶段可以回收利用,同时也减少了制造过程中的时间、成本和能源。

叶片成本主要是材料和人工成本。与热固性树脂/环氧树脂相比,热塑叶片的生产由于其固化周期较快,可以降低人工成本。此外,热塑性叶片可以热连接,而不是依赖于粘合剂。叶片可能会变得更结实、更轻,而且与普通的刀片相比,它们也更容易修复。

热塑性树脂系统为叶片的现场制造铺平了道路,从而可以以更低的运输成本制造出更大叶片。

虽然这些原因还不足以证明热塑性塑料和热焊接的价值,但这些叶片在海水饱和时也表现良好,为无数海洋能源应用打开了大门。可以说,海洋能源是未来的潮流,尽管热塑性复合材料还需要在实际的水下操作条件下进行全面的验证。NREL的研究人员正在努力改变这一现状。通过与行业合作伙伴的合作,NREL的研究人员正在努力将这些创新的、可回收利用叶片和制造工艺推向市场。

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