أخبار

تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد للشفرات البلاستيكية الحرارية إمكانية اللحام الحراري وتحسين إمكانية إعادة التدوير، مما يوفر إمكانية تقليل وزن وتكلفة شفرة التوربينات بنسبة 10% على الأقل، ووقت دورة الإنتاج بنسبة 15%.

يواصل فريق من الباحثين في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL، جولدن، كولورادو، الولايات المتحدة)، بقيادة ديريك بيري، كبير مهندسي تكنولوجيا الرياح في المختبر الوطني للطاقة المتجددة، تطوير تقنياتهم الجديدة لتصنيع شفرات توربينات الرياح المتقدمة بواسطةتعزيز الجمع بينهمامن اللدائن الحرارية القابلة لإعادة التدوير والتصنيع الإضافي (AM). أصبح هذا التقدم ممكنًا بفضل التمويل المقدم من مكتب التصنيع المتقدم التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، وهي جوائز مصممة لتحفيز الابتكار التكنولوجي، وتحسين إنتاجية الطاقة في التصنيع الأمريكي، وتمكين تصنيع المنتجات المتطورة.

اليوم، تتمتع معظم شفرات توربينات الرياح ذات النطاق النفعي بنفس التصميم الصدفي: حيث يتم ربط قشرتين من الشفرات المصنوعة من الألياف الزجاجية معًا بمادة لاصقة وتستخدم واحدًا أو أكثر من مكونات التقوية المركبة التي تسمى شبكات القص، وهي عملية تم تحسينها لتحقيق الكفاءة على مدار الـ 25 عامًا الماضية. ومع ذلك، لجعل شفرات توربينات الرياح أخف وأطول وأقل تكلفة وأكثر كفاءة في التقاط طاقة الرياح - وهي تحسينات مهمة لهدف خفض انبعاثات غازات الدفيئة جزئيًا عن طريق زيادة إنتاج طاقة الرياح - يجب على الباحثين إعادة التفكير بالكامل في المحار التقليدي، وهو أمر مهم للغاية. التركيز الأساسي لفريق NREL.

في البداية، يركز فريق NREL على مادة مصفوفة الراتنج. تعتمد التصميمات الحالية على أنظمة الراتنجات المتصلدة بالحرارة مثل الإيبوكسي والبوليستر وإسترات الفينيل، وهي بوليمرات، بمجرد معالجتها، تتشابك مثل العليق.

يقول بيري: "بمجرد إنتاج شفرة بنظام راتنج متصلب بالحرارة، لا يمكنك عكس العملية". "هذا [أيضًا] يصنع النصلمن الصعب إعادة التدوير".

العمل معمعهد الابتكار في تصنيع المركبات المتقدمة(IACMI، نوكسفيل، تينيسي، الولايات المتحدة) في مرفق تعليم وتكنولوجيا تصنيع المركبات التابع للمختبر الوطني للطاقة المتجددة (CoMET)، قام فريق متعدد المؤسسات بتطوير أنظمة تستخدم اللدائن الحرارية، والتي، على عكس المواد المتصلدة بالحرارة، يمكن تسخينها لفصل البوليمرات الأصلية، مما يتيح النهاية -قابلية إعادة التدوير مدى الحياة (EOL).

يمكن أيضًا ربط أجزاء الشفرة البلاستيكية الحرارية باستخدام عملية لحام حراري يمكن أن تلغي الحاجة إلى المواد اللاصقة - غالبًا ما تكون مواد ثقيلة ومكلفة - مما يزيد من إمكانية إعادة تدوير الشفرة.

يقول بيري: "مع وجود مكونين من الشفرات البلاستيكية الحرارية، لديك القدرة على جمعهما معًا، ومن خلال تطبيق الحرارة والضغط، الانضمام إليهما". "لا يمكنك فعل ذلك باستخدام المواد المتصلبة بالحرارة."

للمضي قدمًا، NREL، جنبًا إلى جنب مع شركاء المشروعمركبات TPI(سكوتسديل، أريزونا، الولايات المتحدة)، وحلول الهندسة المضافة (أكرون، أوهايو، الولايات المتحدة)،أدوات الآلات انجرسول(روكفورد، إلينوي، الولايات المتحدة)، وجامعة فاندربيلت (نوكسفيل) وIACMI، سوف يقومون بتطوير هياكل أساسية مبتكرة للشفرات لتمكين الإنتاج الفعال من حيث التكلفة لشفرات عالية الأداء وطويلة جدًا - يزيد طولها عن 100 متر - وتكون منخفضة نسبيًا وزن.

باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، يقول فريق البحث إنه يستطيع إنتاج أنواع التصميمات اللازمة لتحديث شفرات التوربينات باستخدام نوى هيكلية شبكية ذات تصميم هندسي عالي وكثافات وأشكال هندسية متفاوتة بين الأسطح الهيكلية لشفرة التوربينات. سيتم غرس جلود الشفرة باستخدام نظام راتينج لدن بالحرارة.

إذا نجحوا، فسيقوم الفريق بتقليل وزن شفرة التوربين والتكلفة بنسبة 10% (أو أكثر) ووقت دورة الإنتاج بنسبة 15% على الأقل.

بالإضافة إلىجائزة AMO FOA الرئيسيةبالنسبة لهياكل شفرات توربينات الرياح البلاستيكية الحرارية، سيستكشف مشروعان من المنح الفرعية أيضًا تقنيات تصنيع توربينات الرياح المتقدمة. تقود جامعة ولاية كولورادو (فورت كولينز) مشروعًا يستخدم أيضًا الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع مركبات مقواة بالألياف لهياكل شفرات الرياح الداخلية الجديدة، معأوينز كورنينج(توليدو، أوهايو، الولايات المتحدة)، NREL،شركة أركيما(كينج أوف بروسا، بنسلفانيا، الولايات المتحدة)، وفيستاس بليدز أمريكا (برايتون، كولورادو، الولايات المتحدة) كشركاء. أما المشروع الثاني، بقيادة شركة GE Research (نيسكايونا، نيويورك، الولايات المتحدة)، فيطلق عليه اسم "أمريكا: تجميع الشفرات الدوارة المضافة والمركبة والمركبات المتكاملة". الشراكة مع GE Research هيمختبر أوك ريدج الوطني(ORNL، أوك ريدج، تينيسي، الولايات المتحدة)، وNREL، وLM Wind Power (كولدينج، الدنمارك) وGE Renewable Energy (باريس، فرنسا).

من: عالم المركبات