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復合材料風電葉片的發展現狀及若干問題的對策

2009-01-17 來源:戴春暉 劉鈞 曾竟成 邊力平 瀏覽數:9338

    目前,世界上所有風電葉片都是采用整體模具生產的,這種模具尺寸、重量巨大,葉片生產只能在生產基地進行,于是葉片的運輸問題便日益突出起來:一方面,出于安全考慮,世界各國鐵路、公路管理部門對運載貨物的長度、高度等都是有限制的,風力發電機組的葉片和塔架長度在幾十米或更長,機艙罩一般在三米或更高,塔架下法蘭直徑超過三米,這些都屬于超限范圍;另一方面,我國風電場分布非常廣泛,很多位置偏遠、交通不便,建造風電場時大型葉片運輸成本非常高昂,有些地區甚至根本無法送達。可以說,長途運輸問題已經越來越成為制約風電發展的一個瓶頸。在這方面,可以考慮采用組合模具來制造葉片,即把風電葉片成型模具設計成可拆裝、易運輸的組合模具,通過普通公路或鐵路運輸把模具、工裝、重要部件和原材料運抵大型風電場附近,快速搭建簡易工房,在風電場現場進行葉片制造;還有一種思路就是采用組合葉片,即把葉片分成幾段來制造,使其尺度在公路運輸最大許可范圍內,運送到風電場后再進行葉片的組裝,但這種構想能否在實踐中應用還有待實驗驗證,目前尚未有這方面的報道。
3.5退役葉片的處理問題
    風力發電是可持續的產業之一,但目前使用的復合材料葉片則屬于不可回收材料,這已成為復合材料葉片最大的隱憂。采用熱固性樹脂生產的復合材料葉片,目前的工藝水平難以對其回收再利用,一般的處理僅僅是在露天堆放,隨著風電葉片的尺寸越來越大,數量激增,這些葉片退役后給環境造成的影響不可忽視,這與我們目前倡導可持續發展的宗旨也是相違背的。
    針對這一問題,目前的發展趨勢:是對葉片的增強材料進行改進,如采用生物質材料,即采用木材與樹脂復合,通過積層制作葉片。有文獻稱,目前的分級竹篾層積材料比模量已超過玻纖增強的復合材料,比強度也達到與其相同的數量級[12],但竹篾積層材料雖減少了樹脂用量,仍需要使用熱固性樹脂,只能治標而不能治本。最徹底的解決方式還是發展可回收利用的熱塑性復合材料葉片,這方面的研究目前也取得了一定成果。愛爾蘭Gaoth Tec Teo公司、日本三菱重工、美國Cyclics公司簽署了合作協議開發熱塑性復合材料葉片,并已采用玻璃纖維增強Cyclics公司的低粘度熱塑性CBT®樹脂制造出世界上首個12.6m可循環利用風電葉片。據稱,這種葉片退役后,每套葉片回收的材料平均可達到19t,這是一個史無前例的數據。但在更大尺寸葉片的制造上,這種熱塑性樹脂目前的性能可能還不是很理想[13]。據稱,目前上述幾家公司正在研制30米以上的葉片。這種“綠色葉片”究竟能否在大型風力發電機上獲得廣泛應用還有待時間來驗證。
3.6其他問題

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 三維編織物的縫合連接技術研究
閱讀下文 >> 大型風輪葉片設計技術的現狀與發展趨勢

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