Industrija energijom vjetra fokusirana je na razvoj dužih lopatica kod kojih se primjenjuju novi materijali pomoću kojih bi se trebala povećati izlazna snaga vjetroagregata bez dodavanja težine. Upravo to predstavlja nove izazove za dizajn i proizvodnju lopatica.
Novi materijal pjenaste jezgre i napredak tehnologije epoksidne smole pomažu proizvođačima prevladati dosadašnje mehaničke izazove velikih lopatica, ali i ostvariti veće proizvodne brzine. Dow Formulated Systems, poslovna jedinica kompanije The Dow Chemical Company, nedavno je predstavila COMPAXX™700, pjenastu jezgru, te je unaprijedila AIRSTONE™ epoksidne sustave koji bi trebali pomoći proizvođačima u proizvodnji lakših i otpornijih lopatica.
Želja za većom učinkovitošću
Nakon svih faza demonstracije, industrija energijom vjetra uskoro bi mogla postati troškovno konkurentna drugim oblicima dobivanja električne energije. Jedna od činjenica kod proizvodnje električne energije iz energije vjetra je da površina rotora određuje količinu energije koju vjetroagregat može dobiti iz vjetra. Zbog toga se promjer rotora konstantno povećavao, te trenutno iznosi i do 125 metara.Većina postavljenih vjetroagregata diljem svijeta ima lopatice velikog promjera, što od industrije zahtijeva daljnji razvoj dizajna, tehnologije materijala i proizvodnje koji bi omogućio što učinkovitije lopatice.
Dužina lopatica
Trend proizvodnje dužih lopatica stvara novi inženjerski izazov: stvoriti lopatice koje su otporne i lagane. Kako se proizvodnja energije povećava sa promjerom rotora, masa lopatice povećava se kubnim faktorom. Težina se povećava samom veličinom lopatice, a na njezin rast mogu utjecati i promjene u strukturi potrebne za povećanje otpornosti lopatice.
Težina lopatica uvelike utječe na proizvodne troškove, a problem nastaje i na terenu zbog povećanog opterećenja na postolje vjetroagregata, smanjenog vijeka trajanja vjetroagregata, i otežanog rada samog vjetroagregata.
Neka od rješenja za smanjenje mase lopatice i rezultirajuće težine je veća upotreba karbonskih vlakana, ili daljnji razvoj pjenaste jezgre i epoksidnih smola. Uz to, napredak na ovim područjima mogao bi smanjiti troškove proizvodnje i produžiti vijek trajanja lopatica.
Novi jezgreni materijal
U Dow-ovom materijalu COMPAXX 700-X su napravljena dodatna poboljšanja, a prema usporedbi Germanischer Lloyd (GL), materijal odgovara, pa čak i premašuje, statičke performanse polivinil klorid (PVC) pjenaste jezgre slične gustoće.
Želja za većom učinkovitošću
Nakon svih faza demonstracije, industrija energijom vjetra uskoro bi mogla postati troškovno konkurentna drugim oblicima dobivanja električne energije. Jedna od činjenica kod proizvodnje električne energije iz energije vjetra je da površina rotora određuje količinu energije koju vjetroagregat može dobiti iz vjetra. Zbog toga se promjer rotora konstantno povećavao, te trenutno iznosi i do 125 metara.Većina postavljenih vjetroagregata diljem svijeta ima lopatice velikog promjera, što od industrije zahtijeva daljnji razvoj dizajna, tehnologije materijala i proizvodnje koji bi omogućio što učinkovitije lopatice.
Dužina lopatica
Trend proizvodnje dužih lopatica stvara novi inženjerski izazov: stvoriti lopatice koje su otporne i lagane. Kako se proizvodnja energije povećava sa promjerom rotora, masa lopatice povećava se kubnim faktorom. Težina se povećava samom veličinom lopatice, a na njezin rast mogu utjecati i promjene u strukturi potrebne za povećanje otpornosti lopatice.
Težina lopatica uvelike utječe na proizvodne troškove, a problem nastaje i na terenu zbog povećanog opterećenja na postolje vjetroagregata, smanjenog vijeka trajanja vjetroagregata, i otežanog rada samog vjetroagregata.
Neka od rješenja za smanjenje mase lopatice i rezultirajuće težine je veća upotreba karbonskih vlakana, ili daljnji razvoj pjenaste jezgre i epoksidnih smola. Uz to, napredak na ovim područjima mogao bi smanjiti troškove proizvodnje i produžiti vijek trajanja lopatica.
Novi jezgreni materijal
U Dow-ovom materijalu COMPAXX 700-X su napravljena dodatna poboljšanja, a prema usporedbi Germanischer Lloyd (GL), materijal odgovara, pa čak i premašuje, statičke performanse polivinil klorid (PVC) pjenaste jezgre slične gustoće.
Dijagram usporedbe tehničkih karekteristika materijala
Tablica prikazuje svojstava materijala COMPAXX-X 700 prema specifikacijama Germanischer Lloyd, vodećeg certifikacijskog tijela u industriji energijom vjetra.
Novi materijal također pokazuje vrhunska svojstva prilikom procijene pomoću drugih industrijskih metoda. Ispitivanje izdržljivosti pokazuje da, čak i nakon 10.000.000 dinamičkih ciklusa, panel između kojeg se pjena nalazi nije imao pukotine, ni trajne deformacije, što je značajno bolji rezultat od onoga koji su dali PVC i PET jezgreni materijali.
Mjerenje veze između jezgre i vanjskog sloja pomaže predvidjeti moguću delaminaciju u strukturi lopatice. Ispitivanja pokazuju da su veze za COMPAXX 700-X tri puta jače od referentnog materijala PVC-a čija mjerenja iznose 60 kg/m3. Jezgra COMPAXX 700-X ima specifičnu hrapavost površine i urezivanje koje pomaže kod postizanja ovakvih performansi povezivanja.
Jezgreni materijali upijaju smolu u procesu izrade, a smanjenje apsorpcije omogućuje izradu lakše lopatice bez utjecaja na otpornost. U procesu proizvodnje materijal COMPAXX 700-X upija značajno manje smole od konkurentnih jezgrenih materijala. Nezavisna ispitivanja na vjetroagregatu snage 2, 5 MW pokazuju da smanjena apsorpcija materijala COMPAXX 700-X može smanjiti najmanje 125 kg ukupne težine lopatice.
Mjerenje veze između jezgre i vanjskog sloja pomaže predvidjeti moguću delaminaciju u strukturi lopatice. Ispitivanja pokazuju da su veze za COMPAXX 700-X tri puta jače od referentnog materijala PVC-a čija mjerenja iznose 60 kg/m3. Jezgra COMPAXX 700-X ima specifičnu hrapavost površine i urezivanje koje pomaže kod postizanja ovakvih performansi povezivanja.
Jezgreni materijali upijaju smolu u procesu izrade, a smanjenje apsorpcije omogućuje izradu lakše lopatice bez utjecaja na otpornost. U procesu proizvodnje materijal COMPAXX 700-X upija značajno manje smole od konkurentnih jezgrenih materijala. Nezavisna ispitivanja na vjetroagregatu snage 2, 5 MW pokazuju da smanjena apsorpcija materijala COMPAXX 700-X može smanjiti najmanje 125 kg ukupne težine lopatice.
Spuštanje egzotermnog vrha
Uz poboljšanje tehnologije pjenaste jezgre, Dow je napravio značajna poboljšanja u tehnologiji epoksidne smole. AIRSTONE epoksidni sustavi napravljeni su posebno za tržište energijom vjetra.
Specijalizirana epoksidna tehnologija potrebna je u industriji zbog nekoliko razloga. Uz masivnu strukturu, velike lopatice su znatno podložnije slabljenju i oštećenju zbog temperaturnih promjena u procesu stvrdnjavanja smole. Visoke temperature stvrdnjavanja mogu ošteti jezgreni materijal. Uz to, kompozitne strukture su podvrgnute visokim unutarnjim naprezanjima prilikom egzotermnih promjena. Rezultat toga može biti stvaranje nabora, ili delaminacija koja smanjuje otpornost na zamor i čvrstoću lopatice.
Upotrebom konvencionalnih epoksidnih smola najveća temperatura egzotermne reakcije stvrdnjavanja može biti kontrolirana samo smanjenjem reaktivnosti smole, i to uz duži proces stvrdnjavanja, kao što je prikazano na slici ispod. Takav proces suprotan je potrebama industrije za smanjenjem vremena proizvodnje.
AIRSTONE epoksidni sustavi omogućavaju proizvođačima kontrolu stvrdnjavanja smole uz održavanje kratkog vremena proizvodnje. AIRSTONE sustav je pokazano izvanredne performanse za upotrebu prilikom izrade lopatice vjetroagregata, što je i prikazano u tablici ispod.
Najveći uspijeh sa ovim sustavom Dow je ostvario razdvajanjem egzotermnog vrha od brzine stvrdnjavanja smaole. Stvorena je Reduced Exotherm (REX) tehnologija, čiji je glavni cilj smanjenje egzotermnog vrha u procesu stvrdnjavanja. Na slici ispod je prikazana usporedba reakcija stvrdnjavanja između konvencionalnog sustava i REX tehnologije, te je vidljivo da je kod upotrebe REX tehnologije egzotermni vrh znatno niži, a reakcija sustava nije smanjena i vrijeme stvrdnjavanja nije produženo. Kao rezultat toga čvrstoća i integritet strukture nisu ugroženi, a vrijeme proizvodnje je optimizirano.
2012. godine Dow ima planove i službeno predstaviti AIRSTONE infuzijske sustave koji primjenjuju REX tehnologiju.
Brža i kvalitetnija infuzija
Povećanje veličine lopatica vjetroagregata otežalo je i postizanje potpune infuzije smole kroz deblje kompozitne strukture. Dow REX tehnologija omogućava proizvođačima ostvariti infuziju smole pri temperaturama od oko 5°C višim nego što je potrebno za konvencionalne epoksidne smole (slika ispod). To značajno smanjuje viskoznost smole i omogućava bržu i potpuniju infuziju kroz slojevite strukture.
Nova generacija lopatica
Kombinacija jezgrenog materijala COMPAXX 700 i epoksidnih sustava AIRSTONE uz REX tehnologiju omogućava proizvođačima povećanje veličine lopatica bez negativnih utjecaja na čvrstoću ili proizvodnu učinkovitost.
Upotreba REX tehnologije
REX tehnologija bi mogla ostvariti slične performanse i kod upotrebe sa karbonskim vlaknima.Ovakav napredak kompanije Dow pomaže dizajnerima i proizvođačima u stvaranju nove generacije lopatica, koja je nužna zbog ubrzanog napretka tehnologije iskorištavanja energije vjetra.
Specijalizirana epoksidna tehnologija potrebna je u industriji zbog nekoliko razloga. Uz masivnu strukturu, velike lopatice su znatno podložnije slabljenju i oštećenju zbog temperaturnih promjena u procesu stvrdnjavanja smole. Visoke temperature stvrdnjavanja mogu ošteti jezgreni materijal. Uz to, kompozitne strukture su podvrgnute visokim unutarnjim naprezanjima prilikom egzotermnih promjena. Rezultat toga može biti stvaranje nabora, ili delaminacija koja smanjuje otpornost na zamor i čvrstoću lopatice.
Upotrebom konvencionalnih epoksidnih smola najveća temperatura egzotermne reakcije stvrdnjavanja može biti kontrolirana samo smanjenjem reaktivnosti smole, i to uz duži proces stvrdnjavanja, kao što je prikazano na slici ispod. Takav proces suprotan je potrebama industrije za smanjenjem vremena proizvodnje.
AIRSTONE epoksidni sustavi omogućavaju proizvođačima kontrolu stvrdnjavanja smole uz održavanje kratkog vremena proizvodnje. AIRSTONE sustav je pokazano izvanredne performanse za upotrebu prilikom izrade lopatice vjetroagregata, što je i prikazano u tablici ispod.
Najveći uspijeh sa ovim sustavom Dow je ostvario razdvajanjem egzotermnog vrha od brzine stvrdnjavanja smaole. Stvorena je Reduced Exotherm (REX) tehnologija, čiji je glavni cilj smanjenje egzotermnog vrha u procesu stvrdnjavanja. Na slici ispod je prikazana usporedba reakcija stvrdnjavanja između konvencionalnog sustava i REX tehnologije, te je vidljivo da je kod upotrebe REX tehnologije egzotermni vrh znatno niži, a reakcija sustava nije smanjena i vrijeme stvrdnjavanja nije produženo. Kao rezultat toga čvrstoća i integritet strukture nisu ugroženi, a vrijeme proizvodnje je optimizirano.
2012. godine Dow ima planove i službeno predstaviti AIRSTONE infuzijske sustave koji primjenjuju REX tehnologiju.
Brža i kvalitetnija infuzija
Povećanje veličine lopatica vjetroagregata otežalo je i postizanje potpune infuzije smole kroz deblje kompozitne strukture. Dow REX tehnologija omogućava proizvođačima ostvariti infuziju smole pri temperaturama od oko 5°C višim nego što je potrebno za konvencionalne epoksidne smole (slika ispod). To značajno smanjuje viskoznost smole i omogućava bržu i potpuniju infuziju kroz slojevite strukture.
Nova generacija lopatica
Kombinacija jezgrenog materijala COMPAXX 700 i epoksidnih sustava AIRSTONE uz REX tehnologiju omogućava proizvođačima povećanje veličine lopatica bez negativnih utjecaja na čvrstoću ili proizvodnu učinkovitost.
Upotreba REX tehnologije
REX tehnologija bi mogla ostvariti slične performanse i kod upotrebe sa karbonskim vlaknima.Ovakav napredak kompanije Dow pomaže dizajnerima i proizvođačima u stvaranju nove generacije lopatica, koja je nužna zbog ubrzanog napretka tehnologije iskorištavanja energije vjetra.
www.vjetroelektrane.com
