Cánh tua bin gió ngoài khơi có thể được chế tạo từ xốp nhựa nhiệt dẻo

Các tuabin gió ngoài khơi có kích thước càng ngày càng tăng, nên việc chuyên chở, thiết kế, tháo dỡ và tiêu hủy các cánh tua bin khổng lồ này đang đặt ra thách thức mới cho các nhà khai thác.

 

Ảnh minh họa

 Bởi vậy các nhà nghiên cứu ở Fraunhofer, Đức đã cộng tác với các chuyên gia của nghề công nghiệp phát triển xốp nhựa nhiệt dẻo vững chắc và nguyên liệu composit để chế tạo cánh quạt trọng lượng nhẹ và có thể tái chế.

Khuynh hướng xây dựng các nông trại gió ngoài khơi quy mô lớn vẫn không giảm bớt. Các tua bin gió được sử dụng có chiều dài cánh là 80m và đường kính cánh hơn 60m để tăng tối đa sản lượng năng lượng. Bởi vì chiều dài cánh bị tránh bởi vì trọng lượng, nên cần phải tăng trưởng các hệ thống nhẹ bằng vật liệu có độ bền cao.

Các tuabin gió trọng lượng nhẹ sẽ dễ tháo lắp và còn tăng độ bình ổn của chúng trên biển. Trong dự án WALiD (Cánh quạt lắp đặt dùng nhẹ modern chi phí-hiệu quả) của Liên minh châu Âu (EU), các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer tại Pfinztal, Đức đã liên kết ngặt nghèo cùng mười đối tác công nghiệp và đối tác nghiên cứu để sử dụng cánh quạt trọng lượng nhẹ. Bằng cách cải tiến dùng và nguyên liệu dùng, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ giảm trọng lượng cánh và tăng tuổi thọ của cánh.

Nhựa nhiệt dẻo đang thay thế vật liệu nhựa nhiệt rắn

Ngày này, cánh tua bin gió chính yếu được gia công thủ công từ hệ thống nhựa nhiệt rắn. Tuy thế, cánh tua bin này chẳng thể nóng chảy và không đáp ứng để tái chế nguyên liệu. Chất thải nhựa nhiệt rắn dạng hạt tốt nhất thị trường Hà Nội nên được tái chế làm chất độn trong các vận dụng đơn giản. "Trong dự án WALiD, chúng tôi thực hành sử dụng cánh toàn vẹn mới. Nhà máy chúng tôi biến đổi lớp nguyên liệu và lần trước hết thiết kế nhựa nhiệt cho cánh quạt. Đây là nhựa nóng chảy nhưng mà chúng tôi có thể xử lý hiệu quả trong các cơ sở chế tạo tự động", Florian Rapp, điều phối viên dự án tại Fraunhofer ICT nói. Mục đích của nghiên cứu là tách các sợi thủy tinh cùng sợi các bon và tái sử dụng nguyên liệu nền của nhựa nhiệt dẻo.

Đối với lớp vỏ ngoài của cánh quạt cũng như các bộ phận của cấu trúc tương trợ bên trong, các đối tác dự án dùng nguyên liệu nhiều lớp được làm từ xốp nhựa nhiệt dẻo và nhựa cốt sợi. Nhìn chung, nhựa nhiệt dẻo cốt sợi các bon được thiết kế cho các nơi của cánh phải chịu lực lớn, trong khi sợi thủy tinh gia cố các vị trí chịu lực ít hơn. Đối với phần lõi, nhóm nghiên cứu đang tăng trưởng xốp nhựa nhiệt dẻo liên kết cùng các lớp vỏ làm từ nhựa nhiệt dẻo. Sự phối hợp này cải thiện độ bền cơ học, hiệu quả và tuổi thọ của cánh tua bin.

Vật liệu xây dựng trọng lượng nhẹ cho các vận dụng mới

Xốp ICT mang tới các thuộc tính ưu việt hơn so cùng các hệ thống nguyên liệu hiện có nên cho phép triển khai các vận dụng toàn vẹn mới, ví dụ trong nghề công nghiệp ô tô, hàng không và hàng hải. Trong xe, các nhà gia công đã lắp đặt vật liệu xốp cho kính chắn và ghế ngồi, đây không phải là các cấu trúc chịu lực.

Xốp thông dụng có một số chống như độ bất biến nhiệt, thành ra, không thể được dùng gần động cơ. "Ngược lại, xốp nhựa nóng chảy của nhà máy chúng tôi lại bình ổn nhiệt và phù hợp để thiết kế làm nguyên liệu cách nhiệt cho các khu vực gần động cơ. Xốp nhựa mới về vĩnh viễn, còn có bản lĩnh chịu nhiệt cao hơn xốp polystyrene giãn nở (EPS) hoặc polypropylene (EPP) giãn nở. Nhờ có các tính chất cơ học được cải tiến, xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được thiết kế trong các môđun cửa hay thành phần làm cứng trong nguyên liệu composit nhiều lớp" Rapp nói. Xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được xử lý nhanh và tiết kiệm vật liệu. Lợi thế nữa là xốp nhựa nhiệt dẻo có sẵn hơn nguyên liệu lõi nhiều lớp tái hiện như gỗ balsa.

Nguyên liệu mới được gia công ở nhà máy ép đùn xốp của Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer. Rapp giảng giải quy trình chế tạo nguyên liệu như sau: "Nhà máy chúng tôi làm tan chảy các hạt nhựa, trộn với chất tạo khí thành polime nóng chảy và tạo độ xốp cho nguyên liệu. Sau đó, các hạt xốp bình ổn và vật phẩm bán tinh chế được tạo hình và cắt như mong đợi". Trong lĩnh vực polime xốp, nhóm nghiên cứu đề cập đến dây chuyền chế tạo xốp nhựa nhiệt dẻo từ việc lớn mạnh vật liệu và sản xuất các hạt xốp ép đùn cũng như bán thành tựu cho đến xử lý môi trường và thành phẩm.

Đọc thêm: sản xuất vỏ tủ điện