碳纖維復合材料應(yīng)用于風機葉片上
隨著風力發(fā)電設(shè)備的大型化，要求減輕設(shè)備負荷，為此要求采用適應(yīng)于大型葉片輕量化和高剛性化的CF，為此除已大量采用的大絲束PANCF外，日鐵復合材料公司已正式生產(chǎn)銷售高性能瀝青CF制的風電大型圓柱翼根，代替以往的螺旋槳，通過在螺旋圓柱翼上所安裝的螺旋狀葉片，可使風車高效捕風并旋轉(zhuǎn)，即使弱風也能發(fā)揮較高的發(fā)電穩(wěn)定性，而且噪音等級極低。
德國拜耳材料科學公司現(xiàn)正著手建設(shè)世界最大的多層碳納米管（MWCNT）的生產(chǎn)裝置，規(guī)模為200 t/a，商品名為“BAYTUBES”，其純度超過95 %，而且可以穩(wěn)定再現(xiàn)。用它增強的塑料或金屬鋁，力學強度高，與以往的材料相比，密度是鋼鐵的1/3而強度相當，質(zhì)量卻只有鋼的50%，因此可改善能效和CO2排放量的平衡，在某些領(lǐng)域取代鋼、鈦等特種金屬及CFRP。在風力發(fā)電領(lǐng)域，若在大型CF與玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂葉片中加入上述MWCNT，則與未加入CNT的材料相比，達到同樣的強度時，質(zhì)量減輕30 %，抗沖擊強度提高10 %～30 %，耐疲勞性也提高50 %～200 %，耐久性好，可延長葉片的壽命。為此，該公司正與加拿大阿爾基安公司、德國PEAK及ZOZ公司協(xié)作來開拓各方面的市場，包括CNT增強鋁的高性能材料、體育用品等，預期10年內(nèi)的銷售額目標為20 億美元。
據(jù)報道，2005～2008年全球CF風電葉片的平均增長率為11 808.6 MW/a，相當于每年增設(shè)5,904座2 MW風機。若2 kW風電機組每片葉片以12 t計，需玻纖6 t，CF占10 %，則每片葉片的CF用量為0.6 t，每座風機需1.8 t CF，則年均需求量估計為10,627 t。目前風電用大絲束CF的提供者為美國ZOLTEK公司，由于瑞典復合材料研究所及OxconAB公司開發(fā)了能將12 k～48 k CF展開成超薄（48～80 g/m2）的扁帶，再經(jīng)緯紗方式編織成織物，它極適用于單向交叉鋪層，經(jīng)測試其CFRP性能與采用1 k～6 k CF相同。為此，這種技術(shù)的開發(fā)無疑有助于大絲束CF的擴大應(yīng)用。正是由于其市場的不斷擴大，ZOLTEK的產(chǎn)能計劃由2008年的13 000 t/a擴大至2010年的15,500 t/a。德國SGL集團的大絲束PAN-CF也將從2008年的7,400 t/a，擴大到2010年的14,000 t/a。由于我國風電的需求量很大，許多國際知名企業(yè)如Vestas、Repower、Gamesa、EHN、Suzulon、Nordex、GE及LM等，都相繼登陸中國，這將大大提升我國風電的技術(shù)水平，但同時又將加劇企業(yè)間的競爭。
