NREL的先进制造研究使风力涡轮机叶片朝着可回收性的方向发展

一种可循环利用的新型风轮机材料可以改变风能行业，使可再生能源比以往任何时候都更具可持续性，同时降低了流程成本。

热塑性树脂的使用已在国家可再生能源实验室(NREL)进行了验证。研究人员通过使用这种新型树脂制造9米长的风力涡轮机 叶片，证明了热塑性树脂的可行性，该叶片由宾夕法尼亚州一家名为Arkema Inc.的公司开发。研究人员现已验证了13米长的热塑性复合材料的结构完整性刀片，也由NREL制造。

除了可回收性方面，热塑性树脂还可以使叶片更长，重量更轻且成本更低。使用当前的热固性树脂系统制造叶片需要在制造工厂中消耗更多的能量和人力，并且最终产品经常会被填埋。

NREL的高级工程师Derek Berry说：“使用热固性树脂系统，几乎就像您煎鸡蛋一样。您无法扭转这种情况。” “但是使用热塑性树脂系统，您可以用它制成刀片。将其加热到一定温度，然后融化下来。您可以将液态树脂取回并重新使用。”

Berry是题为“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”的新论文的合著者，该论文发表在《可再生能源》杂志上。

同样来自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还开发了一种技术经济模型，以探索在叶片中使用热塑性树脂的成本优势。当前的风力涡轮机叶片主要由复合材料制成，例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，这增加了叶片的成本和循环时间。然而，热塑性树脂在室温下固化。该过程不需要那么多人工，这大约占刀片成本的40%。研究人员确定，这种新工艺可以使刀片的制造成本降低约5%。

NREL在科罗拉多州博尔德附近的Flatirons校园内拥有复合材料制造教育和技术(CoMET)设施。在那里，研究人员设计，制造和测试复合材料涡轮机叶片。他们先前通过制造9米的复合材料风力涡轮机叶片证明了热塑性树脂系统的可行性。他们在演示之后，制造并在结构上验证了与近乎相同的热固性刀片相比的13米热塑性复合材料刀片。这项工作，加上阿科玛和其他高级复合材料制造创新研究所的合作伙伴的工作，证明了摆脱热固性树脂系统的优势。

穆雷说：“由于风的作用，热塑性材料从叶片上的负荷中吸收了更多的能量，这可以减少这些负荷对涡轮机系统其余部分的磨损，这是一件好事。”

热塑性树脂还可以使制造商在现场制造叶片，从而减轻了行业朝着越来越大和更长的叶片发展时所面临的问题。随着叶片尺寸的增加，如何从制造工厂运输叶片的问题也在增加。