復(fù)合材料在風(fēng)電應(yīng)用上的淺析
風(fēng)力發(fā)電裝置最關(guān)鍵、最核心的部分是葉片。葉片的設(shè)計和采用的材料決定風(fēng)力發(fā)電裝置的性能和功率，也決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本。而復(fù)合材料在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用，主要是葉片、機(jī)艙。風(fēng)力發(fā)電葉片占風(fēng)力發(fā)電整個裝成本的20%左右，再造葉片的材料工藝對其成本存在決定性。因此，材料的選擇，制備工藝優(yōu)化對風(fēng)力發(fā)電葉片非常重要。
對于同一種基體樹脂來講，采用玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制造的葉片的強(qiáng)度和剛度的性能要差于采用碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制造的葉片的性能。隨著葉片長度不斷增加，葉片對增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和剛性等性能也提出了新的要求，玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片制造中逐漸出現(xiàn)性能方面的不足。為了保證葉片能夠安全的承擔(dān)風(fēng)溫度等外界載荷，風(fēng)機(jī)葉片可以采用玻璃纖維/碳纖維混雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，尤其是在翼緣等對材料強(qiáng)度和剛度要求較高的部位，則使用碳纖維作為增強(qiáng)材料。這樣，不僅可以提高葉片的承載能力，由于碳纖維具有導(dǎo)電性，也可以有效地避免雷擊對葉片造成的損傷。因此碳纖維在中國無法突破技術(shù)瓶頸的前提下，這種與玻璃纖維混搭增強(qiáng)也是一個重要市場。
采用玻璃纖維強(qiáng)聚酯樹脂作為葉片用復(fù)合材料，當(dāng)葉片長度為19m，其質(zhì)量為18kg；長度增加到34m時，葉片質(zhì)量為5800kg、如葉片長度達(dá)到52m，則葉片質(zhì)量高達(dá)21000kg。而采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂作為葉片材料時，19m長度葉片的質(zhì)量為1000kg，與玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹脂相比，可減輕質(zhì)量800kg。同樣是34m長的葉片，采用玻璃纖維增強(qiáng)聚酯樹脂時質(zhì)量5800kg，采用玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂時質(zhì)量5200kg。
目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片基本上是由聚酯樹脂、乙烯基樹脂和環(huán)氧樹脂等熱固性基體樹脂與玻璃纖維、碳纖維等增強(qiáng)材料，通過手工鋪放或樹脂注入等成型工藝復(fù)合而成。為了提高復(fù)合材料葉片的承擔(dān)載荷、耐腐蝕和耐沖刷等性能，必須對樹脂基體系統(tǒng)進(jìn)行精心設(shè)計和改進(jìn)，采用性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂代替不飽和聚酯樹脂，改善玻璃纖維/樹脂界面的粘結(jié)性能，提高葉片的承載能力，擴(kuò)大玻璃纖維在大型葉片中的應(yīng)用范圍。同時，為了提高復(fù)合材料葉片在惡劣工作環(huán)境中長期使用性能，可以更多地采用耐紫外線輻射的新型環(huán)氧樹脂系統(tǒng)。
結(jié)語：
由此可見，未來風(fēng)電項目對風(fēng)電葉片的要求將會更高，更輕質(zhì)的大型復(fù)合材料葉片將會受到市場的青睞。
中國經(jīng)濟(jì)放緩和政策影響在一定程度上約束了復(fù)合材料在風(fēng)能或其它像汽車領(lǐng)域的應(yīng)用程度，這對視中國市場為蛋糕的全球復(fù)合材料制造商也是一個沉重的消息。但事實(shí)上，全球大型的制造商對整體市場的發(fā)展現(xiàn)狀表現(xiàn)的并不悲觀，他們認(rèn)為這個困難的時期只是暫時的，他們?nèi)苑浅？春弥袊娘L(fēng)能發(fā)展所帶來的發(fā)展。