Pembuatan pisau turbin angin telah didasarkan pada teknologi komposit termoset. Namun, komposit termoplastik menawarkan kemampuan daur ulang dan keuntungan lainnya. Ketika termoplastik yang diperkuat digunakan untuk menghasilkan baling-baling rotor, mereka menawarkan keuntungan yang signifikan atas termoset. Pertama, termoplastik adalah plastik ketika dipanaskan dan mempertahankan plastisitas tidak seperti plastik termoset permanen. Oleh karena itu, pada akhir masa servis, pisau termoplastik dapat dibentuk dengan pemanasan dan daur ulang. Dengan asumsi bahwa manufaktur pisau sekarang menggunakan ratusan ribu ton bahan komposit setiap tahun, ini akan menciptakan manfaat pasar yang semakin penting.
1. Keuntungan dan kerugian
Keuntungan 1: Dapat didaur ulang
Pada akhir masa pakainya, bilah termoplastik dapat dipanaskan untuk membentuk sesuatu untuk didaur ulang.
Keuntungan 2: Siklus curing singkat
Termoplastik juga memecahkan hambatan pada siklus pengawetan, yang sekarang memperlambat kecepatan produksi pisau termoset. Pisau yang dibentuk dapat diruntuhkan di bawah pemanasan, semakin mempercepat proses produksi. Komponen dapat disembuhkan atau dihubungkan dengan memanaskan antarmuka lokal dan pengelasan. Bagian-bagian kecil dapat menggunakan cetakan injeksi pellet.
Keuntungan tiga: kekuatan dan kekakuan lebih tinggi
Termoplastik yang diperkuat dapat lebih kuat daripada termoset pada berat yang sama, yang menghasilkan struktur yang lebih ringan. Optimalisasi desain blade untuk plastik ini dapat menghasilkan konfigurasi yang berbeda. Misalnya, dengan merancang pisau untuk membuatnya lebih seperti sayap pesawat terbang, diperkuat dengan tulang rusuk dan balok, desainer dapat menghilangkan banyak inti struktural yang saat ini digunakan dalam bilah. Busa dan material inti lainnya menyerap resin, menambah berat dan biaya, dan harus dibentuk.
Dalam penggunaannya, ketahanannya terhadap hujan, salju, dll. Lebih baik daripada plastik termoseting, dan biasanya memiliki toleransi kerusakan yang lebih tinggi dan pertumbuhan retak yang lebih lambat. Karena sifatnya yang lebih lama, termoplastik memiliki ketahanan benturan yang lebih baik dan cenderung menunjukkan penyok yang terlihat. Tidak seperti komposit termoset, mereka tersembunyi dalam laminasi dan tidak menunjukkan cacat pada permukaan.
Kekurangan 1: ketahanan lelah yang buruk
Sifat kelelahan dari termoplastik yang diperkuat agak buruk karena koneksi yang lebih lemah antara serat dan matriks plastik. Hubungan antara keduanya bersifat mekanis. Ini adalah kontraksi dari resin matriks di sekitar serat selama proses pengawetan, bukan sambungan kimia. Agen kopling konvensional digunakan untuk meningkatkan ikatan serat kaca, serat karbon, dan resin termosetting, tetapi memiliki sedikit efek pada resin termoplastik.
Kerugian 2: Panas / kinerja basah umumnya lebih buruk daripada resin termoset
Sifat panas / basah umumnya lebih rendah dibandingkan dengan resin termoseting karena kelembaban panas memperluas matriks dan mengendurkan hubungan mekanis, menyebabkan rantai molekul matriks bergeser di sepanjang serat. Selain itu, sebagian besar resin termoplastik sulit untuk diproses, dan viskositasnya yang lebih tinggi dalam keadaan cair berarti bahwa suhu pemrosesan yang lebih tinggi dan tekanan pengawetan diperlukan untuk memastikan bahwa resin dapat menembus sepenuhnya ke serat serat panjang yang berkelanjutan. Karena kebutuhan akan cetakan logam dan konsumsi energi yang tinggi, biaya meningkat.
2. Status penelitian di rumah dan di luar negeri
Asing: Proyek Green Blade Komposit Eire
Di Irlandia, unit penelitian teknologi komposit di Galway State University, tim peneliti di Limerick University dan perusahaan komersial Eire Composites telah mempelajari lebih lanjut teknologi terbaru ini. Kedua universitas telah banyak mempelajari komposit APLC-12, dan Eire Composites telah secara aktif mengembangkan teknologi pembentukan cair untuk produksi bilah turbin angin komposit termoplastik dan penutup nacelle. Dalam proyek Green Blade, Eire Composites memimpin sebuah kolaborasi (melalui anak perusahaannya, EireCompositeTeo), yang mencakup Mitsubishi Heavy Industries, Ahlstrom Fiberglass, dan Cyclics, untuk bersama-sama mengembangkan dan memproduksi sampel pisau sepanjang 12,6 meter, dan melakukan pengujian. Pekerjaan ini secara alami akan mengarah pada pengembangan masa depan dan sertifikasi pisau komposit termoplastik ukuran penuh.
Asing: Proyek pengembangan teknologi blade blade baru dari Denmark Blade Company BladeKing
Di antara beberapa produsen pisau besar, LM perusahaan Denmark, yang erat mengikuti pekerjaan ini, adalah produsen pisau turbin angin terbesar di dunia. Perusahaan dalam keadaan normal hampir tidak dapat membuat produksi pisau cukup cepat untuk memenuhi persyaratan, sehingga ingin memangkas siklus produksi saat ini hingga setengahnya dan sebagai bagian dari proyek pengembangan teknologi blade terbaru, BladeKing. Perusahaan telah tertarik dengan kemampuan termoplastik untuk mengurangi siklus produksi, dan dapat berfungsi sebagai kunci yang memungkinkan untuk membawa plastik baru ke pasar pada tahun 2015. Untuk menghasilkan pisau yang sangat besar untuk turbin angin lepas pantai di masa depan, tingkat otomatisasi yang tinggi adalah juga dibutuhkan. Ini adalah fokus lain dari proyek BladeKing: menggunakan lapisan serat otomatis atau lapisan pita untuk mempercepat laminasi serat dalam cetakan. RisoDTU dan Aalborg University melakukan penelitian tentang proyek BladeKing bersama dengan LM, dan Dana Teknologi Lanjutan Nasional Denmark menyediakan sponsor parsial.
Domestik: Zhongke Hengyuan bekerja sama dengan RTP untuk mengembangkan blade termoplastik yang diperkuat serat panjang
Hunan Zhongke Hengyuan Wind Power Industry Technology Co, Ltd merancang dan memproduksi turbin angin kecil yang cocok untuk area yang tidak dipasok oleh grid. Perusahaan ini menggunakan termoplastik yang diperkuat serat kaca panjang dari RTP Corp. dari Amerika Serikat untuk menyuntikkan cetakan bilah turbin angin. Menurut laporan, perusahaan bekerja sama dengan RTP untuk mengembangkan dan menggunakan produk yang diperkuat serat sangat panjang karena mereka memiliki rasio kekuatan / berat badan tertinggi dalam bahan cetak injeksi. Bahan diperkuat serat kaca panjang memberikan modulus tinggi dan ketahanan dampak, mempertahankan bentuk pisau terlepas dari kondisi lingkungan. Stabilitas dimensi yang sangat baik dapat secara efektif mencegah pisau dari mengubah sudut angin, yang sangat meningkatkan efisiensi turbin, terutama dalam kondisi yang sangat lembab dan sangat kering.
3. Ringkasan
Percepatan pengembangan pasar tenaga angin global telah memungkinkan pemasok blade tidak hanya untuk memperluas kapasitas mereka tetapi juga untuk menemukan teknologi untuk mempercepat proses produksi untuk memenuhi permintaan di masa depan. Keuntungan potensial dari resin termoplastik dapat membantu mereka mencapai hal ini, sementara juga memperkuat kelayakan struktural baling-baling yang sangat besar dan menyelesaikan reproduktifitas bilah setelah pensiun. Untuk bidang energi angin, plastik nyata ini dapat terbukti menjadi teknologi revolusioner karena meningkatnya permintaan.
