Các tuabin gió ngoài khơi có kích thước ngày càng tăng, nên việc vận chuyển, dùng, tháo dỡ và tiêu hủy các cánh tua bin khổng lồ này đang đặt ra thách thức mới cho các nhà khai thác.
Ảnh minh họa
Thành ra các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer, Đức đã cộng tác cùng các chuyên gia của ngành công nghiệp lớn mạnh xốp nhựa nhiệt dẻo bền bỉ và vật liệu composit để sản xuất cánh quạt trọng lượng nhẹ và có thể tái chế.
Thiên hướng xây dựng các nông trại gió ngoài khơi quy mô lớn vẫn không giảm sút. Các tua bin gió được lắp đặt 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 hạn chế vì trọng lượng, nên cần phải lớn mạnh các dây chuyền nhẹ bằng nguyên liệu có độ bền cao.
Các tuabin gió trọng lượng nhẹ sẽ dễ tháo lắp và còn tăng độ bất biến của chúng trên biển. Trong dự án WALiD (Cánh quạt lắp đặt dùng 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 cùng 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 dùng, nhóm nghiên cứu kì vọng 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 then chốt được sản xuất thủ công từ hệ thống nhựa nhiệt rắn. Tuy nhiên, cánh tua bin này không thể nóng chảy và không đạt để tái chế nguyên liệu. Chất thải nhựa nhiệt rắn dạng hạt tốt nhất thị trường nên được tái chế làm chất độn trong các áp dụng đơn giản. "Trong dự án WALiD, chúng tôi thực hiện thiết kế cánh trọn vẹn mới. Chúng tôi biến đổi lớp nguyên liệu và lần đầu tiên lắp đặt nhựa nhiệt cho cánh quạt. Đây là nhựa nóng chảy mà nhà máy chúng tôi có thể xử lý hiệu quả trong các cơ sở gia công tự động", Florian Rapp, điều phối viên dự án ở Fraunhofer ICT nói. Mục đích của nghiên cứu là tách các sợi thủy tinh cùng sợi các bon và tái thiết kế vật liệu nền của nhựa nhiệt dẻo.
Đối cùng lớp vỏ ngoài của cánh quạt cũng như các phòng ban của cấu trúc tương trợ bên trong, các bên dự án sử dụng vật liệu nhiều lớp được làm từ xốp nhựa nhiệt dẻo và nhựa cốt sợi. Nhìn chung, nhựa nhiệt dẻo cốt sợi các bon được thiết kế cho các địa điểm của cánh phải chịu lực lớn, trong khi sợi thủy tinh gia cố các nơi chịu lực ít hơn. Đối với phần lõi, nhóm nghiên cứu đang lớn mạnh xốp nhựa nhiệt dẻo phối hợp cùng 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 vận dụng mới
Xốp ICT đem lại các thuộc tính ưu việt hơn so với các hệ thống vật liệu hiện có nên cho phép triển khai các áp dụng hoàn toàn mới, ví dụ trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và hàng hải. Trong xe, các nhà gia công đã dùng 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 bình ổn nhiệt, vì vậy, không thể được dùng gần động cơ. "Ngược lại, xốp nhựa nóng chảy của nhà máy chúng tôi lại ổn định nhiệt và đáp ứng để sử dụng làm nguyên liệu cách nhiệt cho các vị trí gần động cơ. Xốp nhựa mới về vĩnh viễn, còn có khả năng chịu nhiệt cao hơn xốp polystyrene giãn nở (EPS) hay polypropylene (EPP) giãn nở. Nhờ có các thuộc tính cơ học được cải tiến, xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được sử dụng trong các môđun cửa hay 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 nguyên liệu. Lợi thế nữa là xốp nhựa nhiệt dẻo có sẵn hơn vật liệu lõi nhiều lớp tái hiện như gỗ balsa.
Nguyên liệu mới được sản xuất tại nhà xưởng ép đùn xốp của Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer. Rapp giải thích quy trình sản xuất nguyên liệu như sau: "Chúng tôi làm tan chảy các hạt nhựa, trộn với chất tạo khí thành polime nóng chảy và tạo độ xốp cho vật liệu. Về sau, các hạt xốp bình ổn và vật phẩm bán tinh chế được tạo hình và cắt như chờ mong". Trong lĩnh vực polime xốp, nhóm nghiên cứu đề cập tới dây chuyền chế tạo xốp nhựa nhiệt dẻo từ việc phát triển nguyên liệu và chế tạo các hạt xốp ép đùn cũng như bán thành phẩm cho tới xử lý môi trường và thành quả.
Xem thêm: tủ điện công nghiệp
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét