碳纤维复合材料在风机叶片上的应用动向

作者：    来源：高科技纤维与应用

欢迎访问e展厅 展厅 3 风力发电机展厅 风力发电机,... 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CF，为此除已大量采用的大丝束PANCF外，日铁复合材料公司已正式生产销售高性能沥青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200 t/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11 808.6 MW/a，相当于每年增设5,904座2 MW风机。若2 kW风电机组每片叶片以12 t计，需玻纤6 t，CF占10 %，则每片叶片的CF用量为0.6 t，每座风机需1.8 t CF，则年均需求量估计为10,627 t。目前风电用大丝束CF的提供者为美国ZOLTEK公司，由于瑞典复合材料研究所及OxconAB公司开发了能将12 k～48 k CF展开成超薄（48～80 g/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1 k～6 k CF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13 000 t/a扩大至2010年的15,500 t/a。德国SGL集团的大丝束PAN-CF也将从2008年的7,400 t/a，扩大到2010年的14,000 t/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。(end)

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