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海浪能和潮汐能――復(fù)合材料的新興市場

2009-10-21 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù):2889

    復(fù)合材料行業(yè)已然在風(fēng)能市場取得重大成功,但其能否從正在發(fā)展的海浪能和潮汐能市場同樣分一杯羹?George Marsh對此進(jìn)行了報(bào)道。
    風(fēng)能是已被人類廣泛接受的成熟能源,而水基可再生能源很可能會成為另一種能量來源,雖然還需要十年或更久的時(shí)間才會成熟。有些地方已經(jīng)開始使用并安裝海浪和潮汐流設(shè)備的原型和試制品。復(fù)合材料在捕獲風(fēng)能方面非常有效,在控制水力能量方面似乎同樣有用。
    將水流轉(zhuǎn)化成電流對材料提出了巨大挑戰(zhàn)。水環(huán)境對材料是非常不利的,因?yàn)樗拿芏却蠹s是空氣的830倍(確切數(shù)值取決于水的深度);流速是變化的,通常還會帶有與退潮方向相反的湍流;持續(xù)的潮氣侵蝕會隨著設(shè)備的運(yùn)動而加劇;維修工作必須減少,因?yàn)檫M(jìn)入水下設(shè)備極其不便。
    另一個(gè)因素疲勞失效——通常這對復(fù)合材料來說并非重要問題——也變成了一大問題,因?yàn)橥牧鳝h(huán)境中復(fù)合材料的使用壽命通常定為20-25年。據(jù)英國Aviation Enterprises Ltd(AEL)公司總經(jīng)理Angus Fleming介紹,他們?yōu)殚_發(fā)潮汐流發(fā)電機(jī)的幾家公司生產(chǎn)轉(zhuǎn)子。
    “疲勞失效最近才得到人們的重視。因此在轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)上通常會超出標(biāo)準(zhǔn)30%,以確保其達(dá)到所需的耐久性。就材料的使用率和性能來說,這有些浪費(fèi)。” 
    AEL在2008年決定涉足海洋可再生能源領(lǐng)域時(shí),就開始著手解決這一設(shè)計(jì)缺陷。在Carbon Trust(英國政府成立的以降低碳排放為目的的公司)和其他公司的支持下,該公司帶頭進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)的測試,包括水下環(huán)境中粘結(jié)接頭的性能。加速老化試驗(yàn)是驅(qū)動器測試的一部分。
    參與研發(fā)工作的還有其他一些機(jī)構(gòu):布里斯托爾大學(xué),提供必要的理論支持;先進(jìn)復(fù)合材料集團(tuán)(ACG),主要的材料供應(yīng)商;以及多家潮汐流發(fā)電機(jī)開發(fā)商。研發(fā)工作的重點(diǎn)是開發(fā)一種耐疲勞性較高的樹脂基體。環(huán)氧樹脂常用于水下環(huán)境中,因?yàn)樵谒袠渲校鼈冏钅艿挚钩睔獾那治g和水解破壞。因此開發(fā)工作就集中在環(huán)氧聚合物的改性上,以提高其耐疲勞性能。AEL及其合作伙伴們正在努力開發(fā)這種環(huán)氧樹脂,其不但具有所需的全部特性,還能確保材料的最有效利用。Fleming認(rèn)為,目前的研發(fā)工作解決了試制葉片遇到的一些基本問題,這將為大型潮汐流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的量產(chǎn)帶來希望。
    “研發(fā)和測試程序一旦完成,我們在設(shè)計(jì)方面將比現(xiàn)在前進(jìn)一大步。”他表示,“那時(shí),我們就能夠根據(jù)主負(fù)載狀況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。” 

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