Các tuabin gió ngoài khơi có kích thước ngày càng tăng, nên việc chuyên chở, dùng, tháo dỡ và tiêu hủy các cánh tua bin khổng lồ này đang đặt ra thử thách mới cho các nhà khai thác.
Ảnh minh họa
Từ đó các nhà nghiên cứu ở Fraunhofer, Đức đã cộng tác cùng các chuyên gia của nghề công nghiệp lớn mạnh xốp nhựa nhiệt dẻo vững bền và vật liệu composit để gia công cánh quạt trọng lượng nhẹ và có thể tái chế.
Khuynh hướng xây dựng các trang trại gió ngoài khơi quy mô lớn vẫn không giảm sút. Các tua bin gió được thiết kế 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 tránh do trọng lượng, nên cần phải phát triển các hệ thống 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 dùng lắp đặt nhẹ tân tiến chi phí-hiệu quả) của Liên minh châu Âu (EU), các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer ở Pfinztal, Đức đã phối hợp chặt chẽ với mười đối tác công nghiệp và đối tác nghiên cứu để thiết kế cánh quạt trọng lượng nhẹ. Bằng cách cải tiến sử dụng và vật 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 vật liệu nhựa nhiệt rắn
Ngày này, cánh tua bin gió cốt yếu được sản xuất thủ công từ hệ thống nhựa nhiệt rắn. Tuy vậy, cánh tua bin này không thể nóng chảy và không đáp ứng để tái chế vật liệu. Chất thải nhựa nhiệt rắn dạng hạt tốt nhất thị trường nên được tái chế làm chất độn trong các ứng dụng dễ dàng. "Trong dự án WALiD, chúng tôi thực hành lắp đặt cánh toàn diện mới. Nhà máy chúng tôi chuyển đổi lớp nguyên liệu và lần trước tiên dùng 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 sản xuất tự động", Florian Rapp, điều phối viên dự án ở Fraunhofer ICT nói. Mục tiêu của nghiên cứu là tách các sợi thủy tinh với sợi các bon và tái dùng nguyên liệu nền của nhựa nhiệt dẻo.
Đối với lớp vỏ ngoài của cánh quạt cũng như các phòng ban của cấu trúc hỗ trợ bên trong, các bên dự án lắp đặt 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 nơi của cánh phải chịu lực lớn, trong khi sợi thủy tinh gia cố các vị trí chịu lực ít hơn. Đối với phần lõi, nhóm nghiên cứu đang tăng trưởng xốp nhựa nhiệt dẻo kết hợp cùng các lớp vỏ làm từ nhựa nhiệt dẻo. Sự phối hợp này cải thiện độ bền cơ học, hiệu quả và tuổi thọ của cánh tua bin.
Nguyên liệu xây dựng trọng lượng nhẹ cho các ứng dụng mới
Xốp ICT mang lại các tính chất ưu việt hơn so cùng các hệ thống nguyên liệu hiện có nên cho phép triển khai các vận dụng toàn vẹn mới, ví dụ trong nghề công nghiệp ô tô, hàng không và hàng hải. Trong xe, các nhà chế tạo đã thiết kế vật liệu xốp cho kính chắn và ghế ngồi, đây không phải là các cấu trúc chịu lực.
Xốp thông dụng có một số chống như độ ổn định nhiệt, từ đó, không thể được sử dụng gần động cơ. "Ngược lại, xốp nhựa nóng chảy của nhà máy chúng tôi lại bình ổn nhiệt và đạt để lắp đặt làm vật liệu cách nhiệt cho các nơi gần động cơ. Xốp nhựa mới về vĩnh viễn, còn có bản lĩnh 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 nguyên liệu composit nhiều lớp" Rapp nói. Xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được xử lý nhanh và tiết kiệm nguyên liệu. Lợi thế nữa là xốp nhựa nhiệt dẻo có sẵn hơn vật liệu lõi nhiều lớp tái tạo như gỗ balsa.
Nguyên liệu mới được gia công tại nhà máy ép đùn xốp của Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer. Rapp giảng giải quy trình gia công nguyên liệu như sau: "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 bình ổn và item bán tinh chế được tạo hình và cắt như trông mong". Trong lĩnh vực polime xốp, nhóm nghiên cứu đề cập tới hệ thống chế tạo xốp nhựa nhiệt dẻo từ việc tăng trưởng vật liệu và sản xuất các hạt xốp ép đùn cũng như bán thành quả cho đến xử lý môi trường và thành tựu.
Xem tại: sản xuất vỏ tủ điện
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét