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碳纤维复合材料在风机叶片上的应用
发布人:客服   发表日期:2016-03-29 03-36-00

随着风力发电设备的大型化,要求减轻设备负荷,为此要求采用适应于大型叶片轻量化和高刚性化的CFS,为此除已大量采用的大丝束PAN基体CF外,公司已正式生产销售高性能CF制的风电大型圆柱翼根,代替以往的螺旋桨,通过在螺旋圆柱翼上所安装的螺旋状叶片,可使风车高效捕风并旋转,即使弱风也能发挥较高的发电稳定性,而且噪音等级极低。
德国拜耳材料科学公司现正着手建设世界最大的多层碳纳米管(MWCNT)的生产装置,规模为200T/A,商品名为“BAYTUBES”,其纯度超过95%,而且可以稳定再现。用它增强的塑料或金属铝,力学强度高,与以往的材料相比,密度是钢铁的1/3而强度相当,质量却只有钢的50%,因此可改善能效和CO2排放量的平衡,在某些领域取代钢、钛等特种金属及CFRP。在风力发电领域,若在大型CF与玻璃纤维增强的环氧树脂叶片中加入上述MWCNT,则与未加入CNT的材料相比,达到同样的强度时,质量减轻30%,抗冲击强度提高10%~30%,耐疲劳性也提高50%~200%,耐久性好,可延长叶片的寿命。为此,该公司正与加拿大阿尔基安公司、德国PEAK及ZOZ公司协作来开拓各方面的市场,包括CNT增强铝的高性能材料、体育用品等,预期10年内的销售额目标为20亿美元。

据报道,2005~2008年全球CF风电叶片的平均增长率为11808.6MW/A,相当于每年增设5,904座2MW风机。若2KW风电机组每片叶片以12T计,需玻纤6T,CF占10%,则每片叶片的CF用量为0.6T,每座风机需1.8TCF,则年均需求量估计为10,627T。目前瑞典复合材料研究所及OXCONAB公司开发了能将12K~48KCF展开成超薄(48~80G/M2)的扁带,再经纬纱方式编织成织物,它极适用于单向交叉铺层,经测试其CFRP性能与采用1K~6KCF相同。为此,这种技术的开发无疑有助于大丝束CF的扩大应用。正是由于其市场的不断扩大,ZOLTEK的产能计划由2008年的13000T/A扩大至2010年的15,500T/A。德国SGL集团的大丝束PAN-CF也将从2008年的7400T/A,扩大到2010年的14000T/A。由于我国风电的需求量很大,许多国际知名企业如VESTAS、REPOWER、GAMESA、EHN、SUZULON、NORDEX、GE及LM等,都相继登陆中国,这将大大提升我国风电的技术水平,但同时又将加剧企业间的竞争.

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