风电应用(三)叶片设计8
(2)叶片材料的进展
风机机组正朝着大型化发展,叶片长度越来越长,捕获的风能越来越多。风场经营者和能源公司都看好大叶片,因此Enercon公司的6MW机组应运而生,GE公司的7MW机组研发紧锣密鼓,而英国正在研制lOMW的巨型风力机。如此大功率风机配套的叶片将是超规模的。目前普遍采用的玻纤增强聚脂树脂、玻纤增强环氧树脂将无法满足要求。所以必须开发更为先进的材料,具备轻质、高强以及刚性好的性能。
碳纤维的使用已成必然,但一般以碳/玻混杂的形式出现。3TEX开发了一种三维混杂结构,如图6所示。这种结构具备高强度、高刚度特性,同时该结构能使树脂灌注速度加快,缩短工作时间。且这种结构较厚,减少了铺层层数,节约劳动力,降低了生产成本。实际结果表明,使用这种混杂纤维形式比全玻璃钢叶片减轻质量约为10%左右。
风机机组正朝着大型化发展,叶片长度越来越长,捕获的风能越来越多。风场经营者和能源公司都看好大叶片,因此Enercon公司的6MW机组应运而生,GE公司的7MW机组研发紧锣密鼓,而英国正在研制lOMW的巨型风力机。如此大功率风机配套的叶片将是超规模的。目前普遍采用的玻纤增强聚脂树脂、玻纤增强环氧树脂将无法满足要求。所以必须开发更为先进的材料,具备轻质、高强以及刚性好的性能。
碳纤维的使用已成必然,但一般以碳/玻混杂的形式出现。3TEX开发了一种三维混杂结构,如图6所示。这种结构具备高强度、高刚度特性,同时该结构能使树脂灌注速度加快,缩短工作时间。且这种结构较厚,减少了铺层层数,节约劳动力,降低了生产成本。实际结果表明,使用这种混杂纤维形式比全玻璃钢叶片减轻质量约为10%左右。

在未来的十几年里,有大量的叶片将会退役,退役后叶片的处理将是我们所面临的一个非常棘手的问题。目前使用的复合材料叶片属于热固性复合材料,很难自然降解。废弃物处理一般采用填埋或者燃烧等方法处理,基木上不再重新利用,易对环境造成影响,为此,人们开始积极研究开发“绿色叶片”-热塑性复合材料叶片。爱尔兰Gaoth风能公司与日木三菱重工及美国Cyclics公司正在探讨如何共同研制低成本热塑性复合材料叶片。与环氧树脂/玻璃纤维复合材料大型叶片相比较,若采用热塑性复合材料叶片,每台大型风力发电机所用的叶片重量可降低10%,抗冲击性能大幅度提高,制造成本至少降低1/4,制造周期至少降低1/3,而且可完全回收和再利用。安全快捷地制造“绿色”的复合材料叶片正期待着复合材料叶片制造商去实现,Gaoth公司及其合作伙伴就是实现这一目标的先驱。








































