Cánh tua bin gió ngoài khơi có thể được sản xuất từ xốp nhựa nhiệt dẻo

Các tuabin gió ngoài khơi có kích cỡ càng ngày càng tăng, nên việc vận tải, thiết kế, tháo dỡ và tiêu hủy các cánh tua bin đồ sộ này đang đặt ra thách thức mới cho các nhà khai thác.

 

Ảnh minh họa

 Vì thế các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer, Đức đã hợp tác với các chuyên gia của ngành công nghiệp vững mạnh xốp nhựa nhiệt dẻo bền vững và vật liệu composit để gia công cánh quạt trọng lượng nhẹ và có thể tái chế.

Xu hướng xây dựng các trang trại gió ngoài khơi quy mô lớn vẫn không sút giảm. Các tua bin gió được dùng có chiều dài cánh là 80m và đường kính cánh hơn 60m để tăng tối đa sản lượng năng lượng. Bởi chiều dài cánh bị chống bởi trọng lượng, nên cần phải lớn mạnh các dây chuyền nhẹ bằng vật liệu có độ bền cao.

Các tuabin gió trọng lượng nhẹ sẽ dễ tháo lắp và còn tăng độ ổn định của chúng trên biển. Trong dự án WALiD (Cánh quạt lắp đặt lắp đặt nhẹ hiện đại chi phí-hiệu quả) của Liên minh châu Âu (EU), các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer tại Pfinztal, Đức đã liên kết chặt chẽ cùng mười đối tác công nghiệp và đối tác nghiên cứu để lắp đặt cánh quạt trọng lượng nhẹ. Bằng cách cải tiến thiết kế và nguyên liệu sử dụng, nhóm nghiên cứu chờ đợi sẽ giảm trọng lượng cánh và tăng tuổi thọ của cánh.

Nhựa nhiệt dẻo đang thay thế nguyên liệu nhựa nhiệt rắn

Ngày này, cánh tua bin gió cốt lõi được gia công thủ công từ hệ thống nhựa nhiệt rắn. Ngoài ra, cánh tua bin này không thể nóng chảy và không thích hợp để tái chế nguyên liệu. Chất thải nhựa nhiệt rắn dạng hạt tốt nhất thị trường Hà Nội nên được tái chế làm chất độn trong các vận dụng đơn giản. "Trong dự án WALiD, chúng tôi thực hiện thiết kế cánh tất cả mới. Nhà máy chúng tôi biến đổi lớp vật liệu và lần trước tiên lắp đặt nhựa nhiệt cho cánh quạt. Đây là nhựa nóng chảy nhưng nhà máy chúng tôi có thể xử lý hiệu quả trong các cơ sở chế tạo tự động", Florian Rapp, điều phối viên dự án tại Fraunhofer ICT nói. Mục tiêu của nghiên cứu là tách các sợi thủy tinh cùng sợi các bon và tái lắp đặt vật liệu nền của nhựa nhiệt dẻo.

Đối cùng lớp vỏ ngoài của cánh quạt cũng như các bộ phận của cấu trúc tương trợ bên trong, các đối tác dự án dùng nguyên liệu nhiều lớp được làm từ xốp nhựa nhiệt dẻo và nhựa cốt sợi. Nhìn chung, nhựa nhiệt dẻo cốt sợi các bon được lắp đặt cho các khu vực của cánh phải chịu lực lớn, trong khi sợi thủy tinh gia cố các vị trí chịu lực ít hơn. Đối cùng phần lõi, nhóm nghiên cứu đang vững mạnh xốp nhựa nhiệt dẻo liên kết với các lớp vỏ làm từ nhựa nhiệt dẻo. Sự kết hợp này cải thiện độ bền cơ học, hiệu quả và tuổi thọ của cánh tua bin.

Vật liệu xây dựng trọng lượng nhẹ cho các ứng dụng mới

Xốp ICT mang lại các tính chất ưu việt hơn so với các hệ thống nguyên liệu hiện có nên cho phép triển khai các vận dụng hoàn toàn mới, ví dụ trong nghề công nghiệp ô tô, hàng không và hàng hải. Trong xe, các nhà gia công đã lắp đặt nguyên liệu xốp cho kính chắn và ghế ngồi, đây không phải là các cấu trúc chịu lực.

Xốp thông dụng có một số tránh như độ bất biến nhiệt, do đó, không thể được sử dụng gần động cơ. "Ngược lại, xốp nhựa nóng chảy của nhà máy chúng tôi lại bất biến nhiệt và thích hợp để thiết kế làm vật liệu cách nhiệt cho các khu vực gần động cơ. Xốp nhựa mới về lâu năm, còn có kĩ năng chịu nhiệt cao hơn xốp polystyrene giãn nở (EPS) hay polypropylene (EPP) giãn nở. Nhờ có các tính chất cơ học được cải tiến, xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được lắp đặt trong các môđun cửa hoặc thành phần làm cứng trong vật liệu composit nhiều lớp" Rapp nói. Xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được xử lý nhanh và tiết kiệm vật liệu. Lợi thế nữa là xốp nhựa nhiệt dẻo có sẵn hơn nguyên liệu lõi nhiều lớp tái tạo như gỗ balsa.

Vật liệu mới được gia công tại nhà xưởng ép đùn xốp của Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer. Rapp giảng giải quy trình gia công vật liệu như sau: "Nhà máy chúng tôi làm tan chảy các hạt nhựa, trộn cùng chất tạo khí thành polime nóng chảy và tạo độ xốp cho nguyên liệu. Sau đó, các hạt xốp bất biến và vật phẩm bán tinh luyện được tạo hình và cắt như trông mong". Trong lĩnh vực polime xốp, nhóm nghiên cứu đề cập tới hệ thống gia công xốp nhựa nhiệt dẻo từ việc vững mạnh vật liệu và sản xuất các hạt xốp ép đùn cũng như bán thành quả cho tới xử lý môi trường và thành phẩm.

Xem nhiều hơn: báo giá vỏ tủ điện