Vėjo turbinų mentės „lieknėjimas“: kaip anglies pluoštas padidina efektyvumą ir sumažina sąnaudas vėjo energetikoje

Kol vėjo turbinos toliau vystosi link „didelės, aukštesnės ir stipresnės“, ar pastebėjote, kad danguje lėtai besisukančios mentės tyliai patiria „lieknėjimo revoliuciją“? Šios revoliucijos branduolys – anglies pluošto medžiaga, vadinama „juodu auksu“.

Vėjo turbinos mentės „svorio didėjimo dilema“

Sėjant vėjo energijos pramonei, vėjo turbinų mentžių ilgis išsiplėtė nuo dešimčių metrų iki daugiau nei 100 metrų. Mentžių ilgio didėjimas tiesiogiai lemia kubinį svorio padidėjimą, sukeliant eilę iššūkių:

(1) Padidėjęs mentžių svoris lemia didesnes apkrovas, reikalingas patvaresnėms bokštų ir pamatų konstrukcijoms.
(2) Augančios medžiagų kainos bei didesni sunkumai vežant ir montuojant.
(3) Sumažėjęs varžymosi laikas ir padidėję remonto kaštai.

Tradiciniai stiklo pluošto kompozitai nebegali atitikti dvigubų reikalavimų – mažesnio svorio ir didesnio stiprumo – labai ilgoms mentžėms. Pramonei skubiai reikia „liekninimo sprendimo“.

Anglies pluoštas: vėjo turbinų mentžių formuotojas

Anglies pluošto kompozitai yra 30%–40% lengvesni už stiklo pluoštą, tačiau turi 3–5 kartus didesnį stiprumą. Šios išskirtinės savybės daro juos idealia medžiaga vėjo turbinų mentžėms, kurios siekia „numesti svorį ir įgyti raumenų“:

● Didelės naudos dėl žymaus svorio mažinimo:
80 metrų ilgio mentis, naudojanti anglies pluošto pagrindinį siją, gali sverti 20–30 % mažiau nei visiškai iš stiklo pluošto pagaminta mentis, kas atitinka „numetimą“ po kelis tonas vienai mentei.

● Kompleksinė stiprumo ir standumo stiprinimo sistema:
Anglies pluošto didelis savitasis stiprumas ir standumas leidžia mentims atlaikyti stipresnius vėjo apkrovimus, sumažinti deformaciją ir pagerinti aerodinaminį efektyvumą.

● Išskirtinis atsparumas nuovargiui:
Anglies pluošto kompozitai pasižymi geresniu atsparumu nuovargiui lyginant su stiklo pluoštu, todėl pailgėja mentės tarnavimo laikas ir mažėja bendros eksploatacijos sąnaudos.

Dvigubi naudai: sąnaudų mažinimas ir efektyvumo didinimas
The pROGRAMA anglies pluoštas ne tik padaro mentes lengvesnes, bet taip pat teikia apčiuopiamas ekonomines naudas vėjo energijos pramonei:

Išlaidų mažinimas:

(1) Sumažėjęs mentės svoris leidžia optimizuoti atramines konstrukcijas, tokiomis kaip bokštai ir pamatai, todėl mažėja bendros statybos sąnaudos
(2) Sumažėjęs transportavimo ir montavimo išlaidas, ypač sudėtingose vietovėse, tokiomis kaip kalnų reljefas ir jūros vietovės
(3) Mažesnis techninės priežiūros dažnumas lemia sutaupymus eksploatacijos ir techninės priežiūros sąnaudose

Našumo tobulinimas:

(1) Lengvesni mentės leidžia greičiau paleisti ir sustabdyti, pagerinant vėjo energijos naudojimo efektyvumą
(2) Leidžia kurti ilgesnes mentės, padidinant aptarnaujamą plotą ir didinant atskirų vienetų galios gamybą
(3) Pagerina vieneto patikimumą ir mažina elektros energijos praradimus

Inovacinės technologijos sumažina sąnaudas

Ankstesniais laikais aukšta anglies pluošto kaina buvo pagrindinė kliūtis jo plačiajam naudojimui. Tačiau pastaraisiais metais įvairios inovacinės technologijos keičia šią situaciją:

● Didelio skersmens anglies pluoštas (Large-Tow Carbon Fiber)
Palyginti su mažo skersmens anglies pluoštu, naudojamu aviacijos ir kosmoso pramonėje, didelio skersmens anglies pluoštas sumažina gamybos sąnaudas 30–50 %, atveriant kelią masiniam naudojimui vėjo energetikoje.

● Prelitavimo technologija
Naudojant pusfabrikatus vietoj tradicinių audinio sluoksnių, mažinamas medžiagų švaistymas ir didinamas gamybos efektyvumas.

● Proveržiai perdirbimo technologijoje
Tobulėjant anglies pluošto perdirbimo technikoms, ateityje tikimasi atsirasti apytakos ekonomikos modeliui „gamyba-naudojimas-perdirbimas“, kuris dar labiau sumažins sąnaudas.

Ateities perspektyvos: lengvesnis, stipresnis, protingesnis

Anglies pluošto taikymas vėjo jėgainių mentėse toliau vystosi:

● Hibridinės konstrukcijos technologija
Anglies pluoštas naudojamas tik aukšto apkrovimo mentės vietose, o kitose dalyse išlieka stiklo pluoštas, pasiekiant optimalų balansą tarp našumo ir kainos.

● Kompleksinio formavimo procesas
Nauji procesai sumažina suklijavimo siūles, padidindami mentės vientisumą ir patikimumą.

● Protingos mentės

Naudojant anglies pluošto jutiklių savybes, būsimi mentės gali integruoti šviesolaidžius jutiklius būklės stebėjimui ir intelektualiam valdymui.

Anglies pluoštas padeda vėjo turbinų mentėms pasiekti didesnį lengvumą dėka unikalaus „liekninimo“ metodo. Ši medžiagų revoliucija ne tik padidina atskirų turbinų energijos gamybos efektyvumą, bet ir sumažina vėjo energijos viso gyvavimo ciklo sąnaudas, skatindama švarią energiją tapti ekonomiškai naudingesne ir efektyvesne.

Tobulėjant technologijoms ir pasireiškiant masto ekonomijos efektui, anglies pluoštas rastos plačią pritaikymo vėjo energetikoje. Būsimuose metu šios lieknesnės mentės bus naudojamos vis daugiau pasaulio regionuose, tiekdamos žmonijai švaresnę ir prieinamesnę žalią elektrą.