近日，零廢葉片研究（ZEBRA，Zero wastE Blade ReseArch）聯(lián)盟已生產(chǎn)出其100%可回收風(fēng)電葉片的第一支樣片。
GE 可再生能源旗下艾爾姆公司（LM Wind Power） 在其位于西班牙Ponferrada 工廠設(shè)計并制造了全球最大的熱塑性樹脂風(fēng)電葉片。在聯(lián)盟合作伙伴的子部件級工藝試驗（sub-component level process trials）支持下，團隊進行了近一年的材料開發(fā)和測試后，實現(xiàn)了這一重要里程碑。
LM Wind Power 公司表示，這支樣片長 62 米，使用了特種化學(xué)品公司阿科瑪（Arkema） 的 Elium? 樹脂制作而成。這是一種熱塑性樹脂，以其可回收特性而聞名。葉片還使用了歐文斯科寧公司（Owens Corning）的新型高性能玻璃纖維。
ZEBRA零廢葉片研究項目于 2020 年 9 月正式啟動，由法國凡爾納國際研究中心（IRT Jules Verne）領(lǐng)導(dǎo)發(fā)起，這家獨特的合作伙伴組織匯集了包括阿科瑪、CANOE、Engie、LM Wind Power、歐文斯科寧和 SUEZ 在內(nèi)的多家工業(yè)公司。項目預(yù)算超過1850萬歐元。
其目的是全面展示熱塑性樹脂風(fēng)電葉片的技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)境相關(guān)特性，并采用生態(tài)設(shè)計（eco-design）的方法促進葉片的回收。
據(jù)說這種液態(tài)熱塑性樹脂（liquid thermoplastic resin）非常適合通過樹脂灌注和歐文斯科寧高性能玻璃纖維制造大型風(fēng)電部件。LM Wind Power 公司表示，這兩種材料產(chǎn)生的復(fù)合材料具有與熱固性樹脂（thermoset resins）相似的性能，但卻擁有一個關(guān)鍵的獨特優(yōu)勢：可回收性。
基于 Elium? 的復(fù)合材料部件可用化學(xué)回收的先進方法進行回收，該方法能夠使樹脂完全解聚，并將玻璃纖維與樹脂分離，并回收新的原始樹脂和高模量玻璃以供重復(fù)使用，從而實現(xiàn)循環(huán)使用。
這種由阿科瑪和 CANOE 合作開發(fā)的方法在所有復(fù)合材料部件上都進行了測試，包括生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物。歐文斯科寧公司還負(fù)責(zé)通過重新熔合或在各種應(yīng)用中重復(fù)使用來尋找玻璃纖維回收的解決方案。
除了材料測試和工藝試驗外，幾家公司還通過使用自動化技術(shù)在制造工藝的開發(fā)和優(yōu)化方面取得了進展，從而減少生產(chǎn)過程中的能耗和浪費。
LM Wind Power 工程部高級總監(jiān) John Korsgaard表示該項目正在解決兩個關(guān)鍵的行業(yè)挑戰(zhàn)：
“一方面，通過防止并回收制造過程中產(chǎn)生的廢物，可實現(xiàn)零廢葉片的愿景。另一方面，這項技術(shù)也使葉片的可回收性提升到一個新的水平：報廢的熱塑性復(fù)合葉片材料本身具有很高的價值，可以很容易地作為新的化合物材料用于其他行業(yè)，當(dāng)然也可以解聚并將樹脂重新用于生產(chǎn)新的葉片。”
下一步 LM Wind Power 將在其位于丹麥的測試和驗證中心開始全面的結(jié)構(gòu)壽命測試，以驗證用于制造葉片的復(fù)合材料的性能及其在未來可持續(xù)葉片生產(chǎn)中的可行性。完成這些測試后，再進行葉片報廢后回收方法的驗證。
接下來的步驟是生產(chǎn)過程中廢料的回收，這第一支葉片的拆卸和回收以及測試結(jié)果的分析。
到 2023 年項目結(jié)束時，該合作聯(lián)盟將根據(jù)生態(tài)設(shè)計原則，以可持續(xù)的方式將風(fēng)電行業(yè)帶入到循環(huán)經(jīng)濟的大循環(huán)中。
項目領(lǐng)導(dǎo)研究機構(gòu) IRT Jules Verne 項目經(jīng)理 Céline Largeau表示，
“ZEBRA 項目各項工作正在按計劃進行，該項目擁有部署可持續(xù)熱塑性風(fēng)電葉片所需的各種專業(yè)知識，第一支樣片的制造對整個聯(lián)盟和整個風(fēng)電行業(yè)來說都是巨大的成功。”
據(jù)了解，熱塑性樹脂葉片在國內(nèi)也有葉片企業(yè)正在內(nèi)部研發(fā)，目前做過一些樣件和工藝驗證，包括就熱塑性樹脂應(yīng)用所需配套的纖維、結(jié)構(gòu)膠、輔料做了探索。預(yù)計后續(xù)會做一支葉片進行試驗驗證。
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