Compositi per le tecnologie energetiche

Il mercato dell'energia eolica è rimasto a lungo uno dei campi più ampiamente utilizzati per i materiali compositi. All'inizio, i parchi eolici commerciali hanno utilizzato pale composite in fibra di vetro di lunghezza di lunghezza da 10 a 15 metri. Tuttavia, nelle moderne turbine eoliche offshore, le lunghezze della lama sono aumentate a 65 a 80 metri e ancora più a lungo, esemplificate dall'introduzione delle pale di turbine a vento V236-15.0 MW di Vestas nel 2021, raggiungendo una lunghezza sbalorditiva di 115 metri. Man mano che le dimensioni delle turbine eoliche continuano ad espandersi, i materiali rinforzati in fibra di carbonio hanno iniziato a essere integrati nei principali tappi di pale di spar per ridurre il peso e migliorare la rigidità.

Gli sforzi di ricerca e sviluppo nel settore dell'energia eolica offshore stanno esplorando attivamente l'utilizzo di materiali compositi in piattaforme a turbine eoliche galleggianti. Queste piattaforme possono essere installate in aree offshore profonde, ampliando l'ambito geografico della generazione di energia eolica rispetto alle turbine a base fissa.

Le pale delle turbine eoliche fungono da componente più critico e ad alta intensità di costi nei sistemi di energia eolica, che rappresentano il 20-30% del costo totale. Tipicamente realizzati con materiali compositi rinforzati con tessuto, queste lame offrono vantaggi come alta resistenza, natura leggera, resistenza alla corrosione, processi di produzione diretti e facile manutenzione. Mentre la fibra di vetro è comunemente usata, incorporando fibre ad alte prestazioni comeFibra di carbonio e kevlarpuò migliorare ulteriormente le prestazioni della lama, sebbene con un certo incremento dei costi.

L'incorporazione di materiali compositi in fibra di carbonio nelle pale della turbina eolica produce più vantaggi: in primo luogo, riduzione significativamente del peso della lama diminuisce il rischio di contatto con torre della lama; In secondo luogo, migliora l'efficienza di conversione dell'energia eolica, consentendo ai sistemi di generazione di energia eolica di produrre più elettricità; Infine, eleva l'adattabilità della lama, consentendo la stabilità e l'efficienza in condizioni meteorologiche avverse, offrendo al contempo una resistenza alla corrosione e adattabilità a una più ampia gamma di cambiamenti ambientali.