المركبات لتقنيات الطاقة

لقد وقف سوق طاقة الرياح منذ فترة طويلة كواحد من أكثر الحقول استخدامًا على نطاق واسع للمواد المركبة. في الأيام الأولى ، استخدمت مزارع الرياح التجارية شفرات مركبة من الألياف الزجاجية التي يبلغ طولها 10 إلى 15 مترًا. ومع ذلك ، في توربينات الرياح الحديثة في الخارج ، زادت أطوال الشفرة إلى 65 إلى 80 مترًا ، وحتى أطول ، تمثلها إدخال شفرات توربينات الرياح في Vestas V236-15.0 ميجاوات في عام 2021 ، حيث بلغ طوله 115 مترًا. مع استمرار توسيع أبعاد توربينات الرياح ، بدأت مواد تعزيز ألياف الكربون في أن يتم دمجها في قبعات spar الرئيسية للشفرات لتقليل الوزن وتعزيز الصلابة.

تستكشف جهود البحث والتطوير في قطاع طاقة الرياح في الخارج بنشاط استخدام المواد المركبة في منصات توربينات الرياح العائمة. يمكن تثبيت هذه المنصات في المناطق الخارجية العميقة ، مما يوسع النطاق الجغرافي لتوليد طاقة الرياح مقارنة بتوربينات الأساس الثابتة.

تعمل شفرات توربينات الرياح كمكون أكثر أهمية ومكثفة من حيث التكلفة في أنظمة طاقة الرياح ، والتي تمثل 20 ٪ إلى 30 ٪ من التكلفة الإجمالية. عادةً ما يتم تصميم هذه الشفرات المصنوعة من المواد المركبة التي تعززها القماش ، توفر مزايا مثل القوة العالية ، والطبيعة الخفيفة الوزن ، ومقاومة التآكل ، وعمليات التصنيع المباشرة ، وصيانة سهلة. بينما يتم استخدام الألياف الزجاجية بشكل شائع ، فإن دمج ألياف عالية الأداء مثلألياف الكربون وكيفلاريمكن أن يعزز أداء الشفرة ، وإن كان مع بعض زيادة التكلفة.

إن دمج المواد المركبة من ألياف الكربون في شفرات توربينات الرياح يعطي مزايا متعددة: أولاً ، يقلل وزن الشفرة بشكل كبير من خطر ملامسة برج الشفرة ؛ ثانياً ، يعزز كفاءة تحويل طاقة الرياح ، مما يسمح لتوليد طاقة الرياح بإنتاج المزيد من الكهرباء ؛ أخيرًا ، يزيد من القدرة على التكيف مع الشفرة ، مما يتيح الاستقرار والكفاءة في الظروف الجوية الضارة ، مع تقديم مقاومة تآكل متفوقة وقدرة على التكيف مع مجموعة أوسع من التغييرات البيئية.