Vėjo galios panaudojimas: duomenimis pagrįstas FRP (pluoštu sustiprinto polimero) tyrimas vėjo turbinų menčių gamyboje

Santrauka:

Ieškant tvarios energijos, vėjo turbinos išpopuliarėjo. Pramonei tobulėjant, turbinų mentėms skirtų medžiagų pasirinkimas turi lemiamą reikšmę efektyvumui ir ilgaamžiškumui. Šis straipsnis, pagrįstas empiriniais įrodymais, pabrėžia daugybę FRP (pluoštu sustiprinto polimero) pranašumų gaminant vėjo turbinos mentes, pabrėžiant jo pranašumą prieš įprastas medžiagas.

1. Stiprybės ir ilgaamžiškumo revoliucija:

Jėgos ir svorio santykis:

FRP: stulbinančiai 20 kartų didesnis nei plieno.

Aliuminis: tik 7-10 kartų didesnis už plieną, priklausomai nuo konkretaus lydinio.

Atsižvelgiant į tai, kad vėjo turbinos mentės turi būti tvirtos, bet lengvos, kad būtų optimizuota aerodinamika ir struktūrinė atrama, fenomenalus FRP stiprumo ir svorio santykis išryškėja kaip aiškus lyderis.

2. Kova su aplinkos priešais: atsparumas korozijai ir oro sąlygoms:

Druskos rūko bandymo (ASTM B117) išvados:

Plienas, nors ir patvarus, po 96 valandų rodo rūdijimo ženklus.

Aliuminis veikia 200 valandų.

FRP išlieka tvirtas ir nesuyra net praėjus 1000 valandų.

Audringoje aplinkoje, kur veikia vėjo turbinos, neprilygstamas FRP atsparumas korozijai užtikrina ilgesnį mentės tarnavimo laiką, sumažindamas priežiūros ir keitimo intervalus.

3. Nepalenkiamas nuovargiui:

Medžiagų, veikiančių ciklinius įtempius, nuovargio bandymai:

FRP nuolat pranoksta metalus, parodydamas žymiai ilgesnį nuovargio tarnavimo laiką. Šis atsparumas yra labai svarbus vėjo turbinų mentėms, kurios per visą savo eksploatavimo laiką patiria daugybę įtempių ciklų.

4. Aerodinaminis efektyvumas ir lankstumas:

FRP kalioji prigimtis leidžia tiksliai sukurti aerodinamiškai efektyvius ašmenų profilius. Šis tikslumas tiesiogiai veikia energijos surinkimo efektyvumą, todėl turbinos sunaudoja daugiau vėjo energijos kiekvienam menčių ilgio metrui.

5. Ekonominiai padariniai dėl ilgo naudojimo:

10 metų priežiūros ir keitimo išlaidos:

Plieniniai ir aliuminio peiliai: maždaug 12–15 % pradinių išlaidų, atsižvelgiant į apdorojimą, remontą ir keitimą.

FRP peiliukai: tik 3–4% pradinių išlaidų.

Atsižvelgiant į FRP patvarumą, atsparumą aplinkos veiksniams ir minimalius priežiūros poreikius, jo bendros nuosavybės išlaidos ilgainiui yra žymiai mažesnės.

6. Ekologiška gamyba ir gyvavimo ciklas:

CO₂Išmetimai gamybos metu:

FRP gamyba išmeta 15% mažiau CO₂nei plieno ir žymiai mažiau nei aliuminio.

Be to, pailgėjusi FRP menčių eksploatavimo trukmė ir mažesnis keitimo dažnis reiškia mažiau atliekų ir mažesnį poveikį aplinkai per visą turbinos gyvavimo ciklą.

7. Blade dizaino naujovės:

FRP pritaikomumas palengvina jutiklių ir stebėjimo sistemų integravimą tiesiai į ašmenų struktūrą, todėl galima stebėti našumą realiuoju laiku ir atlikti aktyvią priežiūrą.

Išvada:

Pasaulio pastangoms pereinant prie tvarios energijos sprendimų, vėjo turbinų konstrukcijoje pasirinktos medžiagos tampa svarbiausios. Atlikus išsamią duomenimis pagrįstą analizę, neabejotinai pabrėžiami FRP pranašumai vėjo turbinų menčių gamyboje. Dėl savo stiprumo, lankstumo, ilgaamžiškumo ir aplinkosaugos derinio FRP dominuos vėjo energijos infrastruktūros ateityje, stumdamas pramonę į naujas efektyvumo ir tvarumo aukštumas.