2 minute read
i przyszłość kompozytów polimerowych w energetyce wiatrowej
Okie M st U denta
Advertisement
POPuLARYzACJA WIATRu JAKO źRóDŁA ENERGII ORAz ROzWóJ TECHNOLOGICzNY ENERGETYKI WIATROWEJ WPŁYNęŁY NA KONIECzNOŚć zWIęKSzENIA TRWAŁOŚCI I NIEzAWODNOŚCI STOSOWANYCH uRząDzEń I SYSTEMóW, PRzEz CO zASTOSOWANIE KOMPOzYTóW POLIMEROWYCH PRzY ICH BuDOWIE STAŁO SIę BARDzO POWSzECHNE. WYNIKA TO zE SWOBODNEJ MOżLIWOŚCI POŁąCzENIA MATERIAŁóW, CO SKuTKuJE uzYSKANIEM TWORzYWA O LEPSzYCH WŁAŚCIWOŚCIACH KONSTRuKCYJNYCH I EKSPLOATACYJNYCH, KTóRYCH NIE MAJą żADNE INNE MATERIAŁY PROSTE.
Kompozyty polimerowe są jednymi z najpopularniejszych produkowanych kompozytów. W energetyce wiatrowej odnajdują swoje zastosowanie w budowie łopat turbin wiatrowych.
najważniejsze są łopaty
Łopaty pełnią najważniejszą rolę w działaniu siłowni wiatrowej – zamieniają energię kinetyczną wiatru na energię mechaniczną w formie ruchu obrotowego wirnika. Do podstawowych elementów łopaty zalicza się: dźwigar występujący na całej długości łopaty i powłokę, która składa się z dwóch takich samych połów łączonych ze sobą i tworzących zewnętrzny korpus. ze względu na ciągłe, zmienne obciążenie wiatru i różnorodne warunki atmosferyczne, materiał, z którego tworzone są łopaty, powinien: cechować się wysoką niezawodnością i bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, m. in. wysoką wytrzymałością i odpowiednią sztywnością, nie ulegać odkształceniom i nie przenosić drgań na cały układ siłowni wiatrowej. Dlatego do wytwarzania powłok łopat turbin wiatrowych wykorzystuje się najczęściej polimery wzmacniane włóknami szklanymi lub węglowymi. Najbardziej powszechne konfiguracje osnowy i wzmocnienia kompozytu stosowane do budowy tych elementów to: poliester i włókno szklane oraz żywica epoksydowa i włókno szklane. z uwagi na wyższy koszt włókna węglowe są mniej popularne i wykorzystywane w przypadku tworzenia bardzo długich łopatek w celu utrzymania ich sztywności. Oprócz wysokiej wytrzymałości i sztywności polimery wzmacniane włóknami posiadają szereg cech, które sprzyjają wykorzystywaniu ich jako materiał do budowy łopat turbin wiatrowych. Jedną z zalet jest niższa gęstość w porównaniu do metali i ich stopów, co umożliwia tworzenie lżejszych łopat. To z kolei prowadzi do obniżenia wielkości obciążeń piast wirników, ułatwienia montażu łopat oraz możliwości zastosowania mniejszych podpór. Pozwala również na zmniejszenie kosztów produkcji i transportu. Lekkość łopat umożliwia także wykorzystywanie ich przy silniejszych wiatrach na większych wysokościach. Wykorzystanie polimerów zbrojonych włóknami powoduje, że połówki powłok da się łatwo formować w celu otrzymania pożądanego kształtu. Ponadto opisywane materiały zapewniają płatom łopat odporność na korozję.
problem recyklingu
Przyszłość stosowania kompozytów polimerowych do budowy łopat turbin wiatrowych stoi jednak pod znakiem zapytania przez problem ich recyklingu. Pojawiają się trudności w zagospodarowaniu odpadami w postaci zużytych łopat w sposób jak najlepszy pod względem ekonomicznym, a jednocześnie niepowodujący negatywnych skutków dla środowiska. Najprostszym i powszechnym działaniem, które może być podjęte w ramach gospodarowania zużytymi łopatami, jest ich składowanie. Niestety proces ten wymaga dużej przestrzeni, której na wysypiskach zaczyna brakować. Inne, bardziej ekologiczne i nowoczesne metody recyklingu są ciągle dopracowywane i rozwijane. Jednak ze względu na energochłonność procesów chemicznych i fizycznych służących utylizacji części łopat są one nieekonomiczne. z powodu kosztowności przetworzenia coraz więcej tych odpadów trafia na składowiska. Kompozyty polimerowe posiadają wyjątkowe właściwości, których nie da się znaleźć wśród innych materiałów. Jednak to, czy będą stosowane do budowy nowych łopat turbin wiatrowych, zależy od postępu w ich recyklingu. Jeżeli problem przetwarzania odpadów nie zostanie rozwiązany, to znaczy zużyte części łopat będą pozostawiane na składowiskach, a przetwarzanie ich na surowce wtórne będzie nieekonomiczne, może wpłynąć negatywnie na wykorzystanie kompozytów polimerowych w energetyce wiatrowej.
Olimpia borowa Studentka IV roku Energetyki na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Przewodnicząca Działu Badań i Analiz SKN Energetyki przy SGH
