一種可循環(huán)利用的新型風(fēng)輪機材料可以改變風(fēng)能行業(yè)，使可再生能源比以往任何時候都更具可持續(xù)性，同時降低了流程成本。

熱塑性樹脂的使用已在國家可再生能源實驗室(NREL)進行了驗證。研究人員通過使用這種新型樹脂制造9米長的風(fēng)力渦輪機 葉片，證明了熱塑性樹脂的可行性，該葉片由賓夕法尼亞州一家名為Arkema Inc.的公司開發(fā)。研究人員現(xiàn)已驗證了13米長的熱塑性復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完整性刀片，也由NREL制造。

除了可回收性方面，熱塑性樹脂還可以使葉片更長，重量更輕且成本更低。使用當(dāng)前的熱固性樹脂系統(tǒng)制造葉片需要在制造工廠中消耗更多的能量和人力，并且最終產(chǎn)品經(jīng)常會被填埋。

NREL的高級工程師Derek Berry說：“使用熱固性樹脂系統(tǒng)，幾乎就像您煎雞蛋一樣。您無法扭轉(zhuǎn)這種情況。” “但是使用熱塑性樹脂系統(tǒng)，您可以用它制成刀片。將其加熱到一定溫度，然后融化下來。您可以將液態(tài)樹脂取回并重新使用。”

Berry是題為“熱塑性復(fù)合材料風(fēng)力渦輪機葉片和熱固性復(fù)合材料風(fēng)力渦輪機葉片的結(jié)構(gòu)比較”的新論文的合著者，該論文發(fā)表在《可再生能源》雜志上。

同樣來自NREL的其他作者是Robynne Murray，Ryan Beach，David Barnes，David Snowberg，Samantha Rooney，Mike Jenks，Bill Gage，Troy Boro，Sara Wallen和Scott Hughes。

NREL還開發(fā)了一種技術(shù)經(jīng)濟模型，以探索在葉片中使用熱塑性樹脂的成本優(yōu)勢。當(dāng)前的風(fēng)力渦輪機葉片主要由復(fù)合材料制成，例如注入熱固性樹脂的玻璃纖維。對于環(huán)氧熱固性樹脂，制造過程需要使用額外的熱量來固化樹脂，這增加了葉片的成本和循環(huán)時間。然而，熱塑性樹脂在室溫下固化。該過程不需要那么多人工，這大約占刀片成本的40%。研究人員確定，這種新工藝可以使刀片的制造成本降低約5%。

NREL在科羅拉多州博爾德附近的Flatirons校園內(nèi)擁有復(fù)合材料制造教育和技術(shù)(CoMET)設(shè)施。在那里，研究人員設(shè)計，制造和測試復(fù)合材料渦輪機葉片。他們先前通過制造9米的復(fù)合材料風(fēng)力渦輪機葉片證明了熱塑性樹脂系統(tǒng)的可行性。他們在演示之后，制造并在結(jié)構(gòu)上驗證了與近乎相同的熱固性刀片相比的13米熱塑性復(fù)合材料刀片。這項工作，加上阿科瑪和其他高級復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所的合作伙伴的工作，證明了擺脫熱固性樹脂系統(tǒng)的優(yōu)勢。

穆雷說：“由于風(fēng)的作用，熱塑性材料從葉片上的負(fù)荷中吸收了更多的能量，這可以減少這些負(fù)荷對渦輪機系統(tǒng)其余部分的磨損，這是一件好事。”

熱塑性樹脂還可以使制造商在現(xiàn)場制造葉片，從而減輕了行業(yè)朝著越來越大和更長的葉片發(fā)展時所面臨的問題。隨著葉片尺寸的增加，如何從制造工廠運輸葉片的問題也在增加。