新型风力涡轮机叶片可回收利用,无需填埋

如果叶片能够承受户外条件,它们可以帮助加速陆上和海上风电的发展

研究员罗宾·默里在国家可再生能源实验室研究热塑性复合材料涡轮机叶片。

丹尼斯·施罗德 NREL

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研究人员开发出一种成本更低且看似可回收的风力涡轮机叶片,这两个特性可以加速全球陆上和海上风电的快速增长。

这项创新还可能降低不断上涨的运输成本,因为更高涡轮机的叶片现在可以长达 262 英尺,几乎相当于一个足球场的长度。

根据国家可再生能源实验室的研究人员的说法,可能需要多年的进一步测试才能确定可回收叶片能够在户外环境中承受 30 年的时间,这是风电行业的标准目标。


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NREL 风能技术中心主任丹尼尔·莱尔德表示,降低未来叶片的成本将是加速风电发展的“一大步”,该中心已花费四年时间研究新型叶片。

他指出,在过去三十年中,研究帮助风力涡轮机产生的电力成本降低了 90%。但他补充说,风电仍必须与煤炭、天然气和核电竞争,以保持其在能源业务中不断增长的地位。

莱尔德说:“我认为未来一两年内,叶片的可回收性方面将取得很大进展。”

并非所有人都如此乐观。美国风能协会 (AWEA) 最近发布的一份报告表明,“重新利用”巨型旧叶片可能比回收利用更简单。该行业组织表示,“当地社区”可能会将它们用于人行天桥、游乐场设备和公共长椅。屋顶材料是另一种潜在用途。

AWEA 的报告引用了怀俄明州卡斯珀市固体废物部门经理辛迪·兰斯顿的话,她最近很高兴收到 60 万美元用于在当地垃圾填埋场倾倒废旧风力涡轮机叶片。

她向 AWEA 解释说:“就环境问题而言,这是我们收到的最无问题的废物。我们收到轮胎、石棉、受污染的土壤,相当糟糕的东西。”

AWEA 的报告还指出,全球最大的风力涡轮机制造商之一维斯塔斯风力系统公司 (Vestas Wind Systems A/S) 已设定目标,到 2040 年淘汰传统涡轮机叶片。

制造风力涡轮机叶片并非易事。传统叶片需要大量人工。它们是由玻璃纤维、巴尔沙木片和一种称为环氧热固性树脂的化学物质组成的夹层结构。需要加热炉才能使叶片具有合适的形状、强度、光滑度和灵活性,以捕捉风并转动涡轮机。

新型 NREL 叶片使用了大部分这些部件,但使用热塑性树脂将它们粘合在一起,这种树脂可以在室温下硬化并固定叶片的形状。它也可以在其使用寿命结束时通过加热成液态树脂来回收,然后可以重复使用以制造新叶片。

这最大限度地减少了废物问题,在欧盟禁止将旧叶片倾倒在垃圾填埋场后,废物问题在欧洲变得更加困难。这种新型树脂称为 Elium,由阿科玛公司制造,该公司是一家在宾夕法尼亚州普鲁士国王设有办事处的法国公司。阿科玛公司正在与 NREL 合作开发可回收叶片。

在 NREL 实验室制造新型叶片的研究工程师罗宾·默里说,它们在实验室中针对传统叶片进行了压力测试。除其他外,测试表明,较新的叶片具有所谓的更大的“阻尼效应”,这意味着它们减少了风引起的振动,这会对人们造成困扰,并可能缩短涡轮机结构的使用寿命。

默里指出:“这仍处于研究的早期阶段。许多成本模型将在稍后出现。”

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