3D打印風力發電機葉片，NREL開發新型熱塑性樹脂系統實現葉片可回收
時間：2021-11-10 08:29 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2021年11月9日，美國國家可再生能源實驗室（NREL）的一個研究小組正在測試利用高度工程化的3D打印設計生產現代化的風力渦輪機葉片，該設計使用了熱塑性樹脂系統。一直以來，風力渦輪發電機因其能夠減少人類的總體碳排放和環境負面影響而在全球各地得到推廣。
近年來，能源行業的相關部門一直在探索增材制造在能源領域的應用可能性，因為當涉及到可再生能源時，浪費性生產的悖論仍然是一個不斷研究和創新的領域。它已經成為一個令人感興趣的話題，今年早些時候，美國能源部甚至向大學和行業領導者提供資金，以開發3D打印的復合風輪葉片模具和最終使用的葉片部件。
△風力發電機
NREL團隊負責人、高級風能技術工程師德里克-貝里解釋說：現有的風力渦輪機設計依賴于熱固性樹脂系統，如環氧樹脂、聚酯和乙烯基酯，聚合物等制造。一旦你用熱固性樹脂系統生產發電機葉片，你就不能逆轉這個過程，這也使得葉片難以回收。"
為了解決這一問題，NREL團隊與幾個機構合作開發了熱塑性塑料的再循環利用系統。相對于熱固性材料，熱塑性塑料可以通過加熱來分離原始聚合物，實現所謂的使用壽命終結（EOL）后的可回收性。
△由NREL研究團隊在復合材料制造教育和技術設施（CoMET）3D打印的13米長的熱塑性塑料葉片。(圖片來源：Ryan Beach，NREL)
3D打印的風力渦輪機葉片
根據美國環境保護局（EPA）的研究，風力渦輪機的平均壽命大約為20年。通過使用3D打印技術來制造熱塑性塑料葉片，這大大提高了葉片的可回收性。此外，3D打印技術大大減少了渦輪機葉片的重量和成本至少10%，生產周期減少15%。
為了進一步提高葉片的可回收性，這些熱塑性葉片部件可以使用熱焊接工藝連接在一起，這將從根本上消除對環境有害的粘合劑的需求。
團隊負責人貝里解釋道："針對兩個熱塑性葉片部件，你可以通過應用熱和壓力把它們連接起來，但是你不能用熱固性材料來做這個。"最終，該團隊希望創造出更輕、更長、更便宜和更有效的葉片，這些都是增加美國風能的關鍵項目開發方向，也是邁向減少溫室氣體排放目標的重要一步。
團隊負責人貝里解釋道："針對兩個熱塑性葉片部件，你可以通過應用熱和壓力把它們連接起來，但是你不能用熱固性材料來做這個。"最終，該團隊希望創造出更輕、更長、更便宜和更有效的葉片，這些都是增加美國風能的關鍵項目開發方向，也是邁向減少溫室氣體排放目標的重要一步。
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