热塑性泡沫助风力涡轮机提供能源产量

据悉,在K 2016展会上,Fraunhofer的第一批实物模型被展出,这是其研究人员与业界专家合作开发的持久耐用的热塑性泡沫和复合材料,可使叶片轻量化。由于新材料具有特殊的性能,它们也适用于其他轻质结构,如汽车领域。

海上风电场越来越大的趋势有增无减。风力涡轮机的转子叶片长度可达80米,转子直径超过160米,旨在最大限度地提高能源产量。由于叶片的长度受其重量的限制,因此必须开发具有高材料强度的轻量系统。较低的重量使得风力涡轮机更易组装和拆卸,并且还能改善其在海上的稳定性。

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在欧盟的WALiD(风力叶片使用成本低的先进轻量化设计)项目中,Pfinztal 的Fraunhofer化学技术研究所ICT的科学家们正与十个行业和研究合作伙伴密切合作,进行转子叶片的轻量化设计。他们希望通过改进所使用的设计和材料来减小叶片的重量,从而提高它们的使用寿命。

近来,风力涡轮机的转子叶片主要由热固性树脂机体手工制造。然而,这些材料不允许熔融,且不适合回收利用。粒状热固性塑料废物最多可在简单应用中作为填充料回收。 “在WALiD项目中,我们追求的是一种全新的叶片设计。我们正在转换材料的类别,并首次在转子叶片中使用热塑性塑料。”Fraunhofer ICT 的项目协调员Florian Rapp 说。

这些是可熔化的塑料,可在自动化生产设施中高效处理。研究人员的目标是将玻璃纤维和碳纤维分离,并重新使用热塑性基体材料。

项目合作伙伴使用由热塑性泡沫和纤维增强塑料制成的夹层材料作为转子叶片的外壳以及内部支撑结构。通常,碳纤维增强热塑性塑料用于承受最大负载的转子叶片区域,而玻璃纤维用于巩固较小的应力区域。

对于夹芯板材,Rapp和他的团队正在开发热塑性泡沫,其上覆盖有纤维增强热塑性塑料制成的结合层。这种组合改善了转子叶片的机械强度,效率,耐久性和寿命。 “我们用热塑性泡沫开辟了新的天地!”Rapp说。

ICT泡沫具有比现有材料系统更好的性能,从而实现全新的应用——例如在汽车,航空和航运业。比如在车辆中,制造商已经在遮阳板和座椅中使用泡沫材料,但不用于承重结构。当前泡沫还具有一些局限性,例如对温度的稳定性,因此它们不能用于发动机附近的绝缘体。

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