חֲדָשׁוֹת

הדפסת תלת מימד של להבים תרמופלסטיים מאפשרת ריתוך תרמי ומשפרת את יכולת המיחזור, ומציעה את הפוטנציאל להפחית את משקל ועלות להבי הטורבינה ב-10% לפחות, ואת זמן מחזור הייצור ב-15%.

צוות של חוקרי מעבדת אנרגיה מתחדשת לאומית (NREL, גולדן, קולו., ארה"ב), בראשות מהנדס טכנולוגיות הרוח הבכיר של NREL דרק ברי, ממשיך לקדם את הטכניקות החדשות שלהם לייצור להבי טורבינות רוח מתקדמים על ידילקדם את השילוב שלהםשל תרמופלסטיות הניתנות למחזור וייצור תוסף (AM). ההתקדמות התאפשרה על ידי מימון ממשרד הייצור המתקדם של משרד האנרגיה האמריקאי - פרסים שנועדו לעורר חדשנות טכנולוגית, לשפר את הפריון האנרגטי של הייצור בארה"ב ולאפשר ייצור של מוצרים מתקדמים.

כיום, לרוב להבי טורבינות הרוח בקנה מידה שימושי יש עיצוב צדפה זהה: שני עורות להבי פיברגלס מחוברים יחד עם דבק ומשתמשים ברכיב קשיח מרוכב אחד או כמה הנקראים קורי גזירה, תהליך אופטימלי ליעילות במהלך 25 ​​השנים האחרונות. עם זאת, כדי להפוך את להבי טורבינת הרוח לקלים יותר, ארוכים יותר, פחות יקרים ויעילים יותר בלכידת אנרגיית רוח - שיפורים קריטיים למטרה של צמצום פליטת גזי חממה בין השאר על ידי הגדלת ייצור אנרגיית הרוח - על החוקרים לחשוב מחדש לחלוטין על הצדפה הקונבנציונלית, דבר שהוא המוקד העיקרי של צוות NREL.

כדי להתחיל, צוות NREL מתמקד בחומר מטריצת השרף. העיצובים הנוכחיים מסתמכים על מערכות שרף תרמוסית כמו אפוקסי, פוליאסטרים ואסטרים ויניל, פולימרים שלאחר ריפוי, צולבים כמו צלבים.

"ברגע שאתה מייצר להב עם מערכת שרף thermoset, אתה לא יכול להפוך את התהליך", אומר ברי. "זה [גם] עושה את הלהבקשה למיחזור."

עבודה עםהמכון לחדשנות מתקדמת בייצור חומרים מרוכבים(IACMI, נוקסוויל, טנ., ארה"ב) במתקן לחינוך וטכנולוגיה לייצור חומרים מרוכבים (CoMET) של NREL, הצוות הרב-מוסדי פיתח מערכות המשתמשות בתרמופלסטיות, שבניגוד לחומרים טרמוסטים, ניתן לחמם כדי להפריד את הפולימרים המקוריים, מה שמאפשר סוף יכולת מיחזור של החיים (EOL).

ניתן לחבר חלקי להבים תרמופלסטיים גם באמצעות תהליך ריתוך תרמי שעשוי לבטל את הצורך בדבקים - לרוב חומרים כבדים ויקרים - ולשפר עוד יותר את יכולת המיחזור של הלהבים.

"עם שני רכיבי להבים תרמופלסטיים, יש לך את היכולת להפגיש אותם, ובאמצעות הפעלת חום ולחץ, לחבר אותם", אומר ברי. "אתה לא יכול לעשות את זה עם חומרים טרמוסטים."

להתקדם, NREL, יחד עם שותפי הפרויקטTPI Composites(סקוטסדייל, ארה"ב), פתרונות הנדסה תוספים (אקרון, אוהיו, ארה"ב),Ingersoll Machine Tools(רוקפורד, איל., ארה"ב), אוניברסיטת ונדרבילט (נוקסוויל) ו-IACMI, יפתחו מבני ליבת להב חדשניים כדי לאפשר ייצור חסכוני של להבים בעלי ביצועים גבוהים וארוכים מאוד - הרבה יותר מ-100 מטרים באורך - שהם נמוכים יחסית מִשׁקָל.

על ידי שימוש בהדפסת תלת מימד, צוות המחקר אומר שהוא יכול לייצר את סוגי העיצובים הדרושים למודרניזציה של להבי טורבינה עם ליבות מבניות מהונדסות מאוד, בצורת רשת, בצפיפות וגיאומטריות שונות בין העורות המבניים של להב הטורבינה. עורות הלהב יוזלפו באמצעות מערכת שרף תרמופלסטית.

אם הם יצליחו, הצוות יקטין את משקל להב הטורבינה ואת העלות ב-10% (או יותר) ואת זמן מחזור הייצור ב-15% לפחות.

בנוסף לפרס AMO FOA העיקריעבור מבני להבי טורבינות רוח תרמופלסטיים של AM, שני פרויקטי משנה יבחנו גם טכניקות ייצור מתקדמות של טורבינות רוח. אוניברסיטת קולורדו סטייט (פורט קולינס) מובילה פרויקט העושה שימוש גם בהדפסת תלת מימד לייצור חומרים מרוכבים מחוזקים בסיבים עבור מבני להבי רוח פנימיים חדשים, עםאוונס קורנינג(טולדו, אוהיו, ארה"ב), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., ארה"ב), ו-Vestas Blades America (ברייטון, קולו, ארה"ב) כשותפים. הפרויקט השני, בהובלת GE Research (Niskayuna, NY, ארה"ב), מכונה AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly. שותפות עם GE Research הםOak Ridge National Laboratory(ORNL, Oak Ridge, Tenn., ארה"ב), NREL, LM Wind Power (קולדינג, דנמרק) ו-GE Renewable Energy (פריז, צרפת).

מאת: compositesworld