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蓝冠代理:NREL研究了热塑性树脂在风力涡轮机叶

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一种可回收的风叶新材料可能会改变风能行业,使可再生能源比以往任何时候都更可持续,同时降低了生产成本。
 
热塑性树脂的使用已经通过了国家可再生能源实验室(NREL)的验证。研究人员证明了热塑性树脂的可行性,他们用这种新型树脂制造了一个9米长的风力涡轮机叶片,这是由宾夕法尼亚州的Arkema公司开发的。研究人员现在已经验证了同样由NREL公司制造的13米长的热塑性复合材料叶片的结构完整性。
 
除了可回收性方面,热塑性树脂可以使叶片更长、更轻、更低成本。使用目前的热固性树脂系统生产叶片需要更多的能源和人力,最终产品往往会被填埋。
 
“使用热固性树脂系统,就像煎鸡蛋一样。这是无法逆转的,”NREL高级工程师德里克·贝里(Derek Berry)说。“但是用热塑性树脂系统,你可以用它制作一个刀片。你把它加热到一定的温度,它就会融化下来。你可以把液体树脂拿回来重新使用。”
 
Berry是一篇题为《热塑性复合材料风力涡轮机叶片和热固性复合材料风力涡轮机叶片的结构比较》的论文的合著者,这篇论文发表在《可再生能源》杂志上。今天的蓝冠平台公告将为我们消耗它的电网增加新的可再生能源,创造新的建筑工作,并使周遭的蓝冠代理社区可以使用清洁能源。
 
其他作者也来自NREL, Robynne Murray, Ryan Beach, David Barnes, David Snowberg, Samantha Rooney, Mike Jenks, Bill Gage, Troy Boro, Sara Wallen和Scott Hughes。
 
NREL还开发了一个技术经济模型来探索在叶片中使用热塑性树脂的成本效益。目前的风力涡轮机叶片主要由复合材料制成,如注入热固性树脂的玻璃纤维。对于环氧热固性树脂,制造过程需要使用额外的热量来固化树脂,这增加了成本和刀片的循环时间。热塑性树脂,然而,在室温下固化。这个过程不需要那么多的劳动力,而劳动力成本约占刀片成本的40%。研究人员确定,这种新方法可以使叶片的制造成本降低5%。
 
NREL是复合材料制造、教育和技术(CoMET)工厂的所在地,位于科罗拉多州博尔德附近的Flatirons园区。在那里,研究人员设计、制造和测试复合涡轮叶片。他们之前通过制造一个9米长的复合风力涡轮机叶片证明了热塑性树脂系统的可行性。在此基础上,他们制造了一个13米长的热塑性复合材料叶片并进行了结构验证,并将其与近乎相同的热固性叶片进行了对比。这项工作,加上Arkema和其他高级复合材料制造创新合作伙伴的工作,证明了脱离热固性树脂系统的优势。
 
“由于风的作用,热塑性材料从叶片负载中吸收了更多的能量,这可以减少这些负载对涡轮系统其余部分的磨损,这是件好事,”Murray说。
 
热塑性树脂还可以让制造商在现场制造刀片,缓解行业面临的更大更长的刀片趋势的问题。随着刀片尺寸的增大,如何将它们从生产设施中运输出来的问题也在增加。输电网面临着不断增长的需求。如今,蓝冠测速传输系统有望以其最初设计时无法容纳的方式承载大功率。
 
这项工作是由美国能源部先进制造办公室资助的。NREL是美国能源部负责可再生能源和能源效率研究与开发的主要国家实验室。NREL是由可持续能源联盟有限责任公司为能源部运营的。

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