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新型环氧树脂系统用于风电叶片生产的作用机制

2012-07-18 16:59
孤身万里游
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  巴斯夫(BASF)开发了一种新型环氧树脂系统,专门用于复合材料风机叶片的生产。这些产品可以大大缩短叶片生产周期,从而提高产率。巴斯夫中间体部门环氧系统业务经理Gregor Daun介绍了这一系统的作用机制。

  风能发电的增长势头有增无减。2008年,风力发电总装机容量达120 GW,比2007年增长了30%。审计公司KPMG在其报告《欧洲海上风场》(Offshore Windparks in Europe)中指出,风电目前是全世界范围内发展最快的行业之一,已经有80个国家利用风力来发电。

  位于德国波恩(Bonn)市的世界风能协会(WWEA)的秘书长Stefan Gesager说,风力发电量已经占到总发电量的1.5%以上。

  多年来,德国的风力发电能力一直占据第一位,其次是美国、西班牙、中国和印度。

  这些国家占据了全球风电总装机容量的四分之三。WWEA认为,到2040年,风力发电和其他可再生能源可以完全满足世界总人口的需求。据Gesager说,风能的快速增长是当前金融危机和能源危机背景下的正确之路。

  风机的发展

  当前,风能主要有两大发展趋势 :一是风机越来越大,单机发电能力增加 ;二是海上风电的发展。因此叶片直径也有了显著增加。Repower和Enercon公司分别是第一家提供5 MW和6 MW风机的制造商。Repower的5 MW风机叶片直径达126米,单支叶片长度达61.5米。Enercon的E-126系列6 MW风机叶片直径为127米,长度为58米。但是,这些巨大的尺寸显然并不是风机尺寸的极限。

  Enercon正在试验其E-126系列8 MW风机的实际发电能力。其他设计者目前也正考虑制造10、12甚至15 MW的风机。2010年的目标是制造出20 MW的机型。欧洲的UpWind项目于2006年启动,将延续至2011年。 cnwpem

  “UpWind是欧洲各国在风机开发领域合作研究的旗舰项目。”丹麦技术大学RisØ国家实验室的项目经理Peter Hjuler Jensen说。

  新的大型风机将用于海上发电,因为海上的风更强劲,更连续。

  因为长度变为两倍时,扫风面积就可以变成4倍,也就可以产生出4倍的能量,因此叶片变得越来越大。同时,叶片长度变为两倍,重量通常会变为4倍。一个30米长的叶片重4-5吨,而一个 60米长的叶片重量将近20吨。虽然重量不断增加,但新材料(例如碳纤维复合材料)的应用极限还远未达到。有些人已尝试设计70米长的叶片,并开发可用于测试90米叶片的装置。50米左右的叶片可以采用玻璃纤维增强;超出50米则多采用碳纤维,但其成本大约是玻纤的5倍。

  最适合的复合材料

  然而,叶片的长度极限并不是由材料决定的,其本质原因还是经济方面的,因为风机的盈利能力只能随着叶片直径增加到有限的程度。大型风机固然效率更高,但运输和安装成本也更昂贵,因此其盈利能力受到许多因素的影响,这些因素对于叶片的制造非常重要。

  为解决风能行业面临的这些挑战,德国巴斯夫公司最近开发了一种专门用于大型风机叶片制造的环氧树脂系统,并通过了德国劳氏船级社(GL)的认证。一个由固化剂、加速剂和添加剂组成的商标为Baxxodur的系统,可以使这些环氧树脂得到高质量的加工。

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