NREL提出可回收風力渦輪機葉片的方法

       美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員看到了一種制造生物衍生風力葉片的現實途徑,這種葉片可以化學回收,其組件可以重復使用,結束了舊葉片在使用壽命結束時被填埋的做法。

這些發現發表在新一期的雜志上 科學 。這種新樹脂由使用生物衍生資源生產的材料制成,其性能與由熱固性樹脂制成的刀片的當前行業標準相當,并優于某些可回收的熱塑性樹脂。

研究人員建造了一個9米長的原型葉片,以展示NREL開發的昵稱為山核桃的生物質衍生樹脂的可制造性。首字母縮寫代表聚酯共價適應網絡,制造過程與目前的方法相吻合。在現有技術下,風力葉片可以使用大約20年,之后它們可以被機械回收,比如切碎用作混凝土填料。山核桃標志著一個飛躍,因為能夠回收利用溫和的化學過程的刀片。

NREL大學的博士后研究員、新論文的第一作者Ryan Clarke表示,化學回收過程允許刀片的組件被回收并反復使用,允許同一產品的再制造。" 如果做得好,這確實是一種無限的方法 .”

他說,化學過程能夠在六個小時內完全分解原型葉片。

那張紙,” 用于風力葉片回收的生物質衍生熱固性材料的制造和測試 ,”涉及來自五個NREL研究中心的調查人員的工作,包括國家風力技術中心和BOTTLE財團。研究人員展示了山核桃葉片的報廢策略,并提出了每個組件的回收和再利用策略。

開發可回收風力渦輪機葉片的山核桃方法是我們努力促進能源材料循環經濟的重要一步 NREL大學機械和熱能工程科學實驗室副主任鄭屹·格林說。

對山核桃樹脂的研究始于年底。科學家們希望制造一種可回收的風力葉片,并開始試驗他們可以使用什么原料來實現這一目標。他們使用生物衍生糖開發的樹脂與傳統觀念形成了鮮明對比,傳統觀念認為設計為可回收的刀片性能不佳。

僅僅因為某樣東西是生物衍生的或可回收的,并不意味著它會變得更糟 的兩位通訊作者之一Nic Rorrer說 科學 紙。他說,其他人對這類材料的一個擔憂是,葉片會發生更大的“蠕變”,即葉片隨著時間的推移失去形狀和變形。" 它真正挑戰了聚合物科學領域的這一不斷發展的概念,即你不能使用可回收材料,因為它們會表現不佳或蠕變太多。

由山核桃樹脂制成的復合材料保持了它們的形狀,經受住了加速的耐候性驗證,并且可以在類似于風力渦輪機葉片目前制造的現有固化周期的時間框架內制造。

雖然風力葉片可以測量一個足球場的長度,但原型的大小提供了這一過程的證據。

9米是一個尺度,我們能夠展示在60米、80米、100米葉片尺度上使用的所有相同制造工藝, 第二個通訊作者羅賓·默里說。

其他合著者都來自NREL,他們是埃里克·羅格盧德、艾倫·普恩特-烏爾維納、大衛·巴恩斯、保羅·默多克、邁克爾·麥格勞、吉米·紐柯克、瑞安·比奇、雅各布·魯貝爾、列維·哈默尼克、凱瑟琳·奇斯姆、安德里亞·貝爾和格雷格·貝克漢姆。

美國能源部通過其先進材料和制造技術辦公室和生物能源技術辦公室以及他們對BOTTLE Consortium的支持共同資助了這項研究。額外的研究和資金將允許研究人員建造更大的葉片,并探索更多的生物衍生配方。

NREL是美國能源部可再生能源和能源效率研究與開發的主要國家實驗室。NREL由可持續能源聯盟有限責任公司為能源部運營。