Ветроэнергетика
Увеличение выработки электроэнергии в 2 раза за счёт удлинения лопасти
Индустрия
Для большинства развитых стран с ограниченными ресурсами угля, нефти и газа ветроэнергетика является перспективным способом получения энергии. Это один из самых перспективных и быстрорастущих рынков потребления углеродного волокна.
Углекомпозиты в отрасли используются главным образом при производстве лопастей для ветрогенераторов.
Преимущества применения углекомпозитов
Углекомпозиты при равной прочности уменьшают вес конструкции до 30% по сравнению с металлокомпозитами.
Использование композитов на основе углеволокна при изготовлении лопастей ветрогенераторов позволяет строить ВЭС там, где среднегодовая скорость ветра не превышает 5 м/с, за счёт их аэроэластичности и малого веса.
- Весовое качество
- Высокая прочность
- Высокие усталостные характеристики
Преимущества композитных материалов на основе углеволокна в ветроэнергетике перед стекловолоконными композитами
в 6 раз выше упругость
В несколько раз выше усталостная прочность при динамических нагрузках
в 1,5 раза ниже плотность
Сравнительные характеристики углеволокна и других материалов
| Тип волокна |
Прочность при растяжении, МПа | Модуль упругости при растяжении, ГПа | Удлинение при разрыве, % | Плотность, г/см3 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Углеродное (на основе ПАН-прекурсора) | высокопрочное со стандартным модулем | 3500-5000 | 200-280 | 1,4-2,0 | 1,75-1,80 |
| высокопрочное среднемодульное | 4500-7000 | 280-325 | 1,7-2,1 | 1,73-1,81 | |
| высокомодульное | 3500-5000 | 325-450 | 0,7-1,4 | 1,75-1,85 | |
| сверхвысокомодульное | 2500-4000 | 450-600 | 0,7-1,0 | 1,85-1,95 | |
| Стеклянное | E-стекло | 2500-3800 | 70-75 | 4,5-4,7 | 2,5-2,7 |
| S-стекло | 4000-4500 | 80-90 | 5,0-5,3 | 2,5 | |
| Органическое | Арамидное | 3000-3600 | 60-180 | 2,4-3,6 | 1,45 |
| Полиэтиленовое | 200-3000 | 5-170 | 3-80 | 0,96 | |
| Стальное | высокопрочное | 1200-2800 | 200 | 3,5 | 7,8 |
| нержавеющее | 800-2000 | 190 | 3,0 | 7,8 | |
| Базальтовое | 3000-4800 | 90-110 | 3,0 | 2,6-2,8 | |
| Борное | 3500-4000 | 350-400 | 0,5-0,7 | 2,6 | |
Применение
Применение композитного материала на основе углеволокна облегчает конструкцию, повышает долговечность и прочность в эксплуатации.
Опыт
Крупнейшая из созданных к настоящему времени лопастей для ветрогенератора в длину превышает 80 метров.
Данная конструкция позволила увеличить выработку электроэнергии с 6 до 10 МВт. Компания Blade Dynamics уже ведёт разработки по изготовлению 100-метровых лопастей для ветрогенераторов.
Вывод
Сегодня ветроэнергетика является одним из перспективных экологически чистых альтернативных источников получения электроэнергии.
Открываются перспективы развития рынка композитных материалов на основе углеродного волокна как одного из основных материалов для производства лопастей ветрогенераторов и их элементов.