Vật liệu làm cánh quạt tua - bin, vấn đề trong nghành năng lượng gió


Ảnh minh họa.


Theo RenewableUK (hiệp hội năng lượng tái tạo Anh), sự đóng góp của năng lượnggió vào nhu cầu năng lượng của Anh đã tăng vọt trong vòng chưa đầy 15 năm, từdưới 400 MW đến hơn 11.000 MW hiện nay. Riêng các năm 2013 - 2014, công suấtgió đã tăng gần 15%, đạt được bằng cách tăng số lượng các hệ thống trên biển vàtrên bờ có sẵn cho lưới điện.


Các đặc tính của vật liệu tua - bin gió thường bị nhìn nhận chung chung trongsản xuất, nhưng chúng có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của chúng. Chỉ cần xemxét môi trường vận hành của nó, tuabin ngoài biển khơi phải đối phó với một môitrường gió năng động, với tốc độ lên đến 14 m/s ở nhiều địa điểm. Phải chịuđược độ ẩm cao của không khí biển mặn, kết hợp với liều UV (tia tử ngoại) mạnhtừ mặt trời. Và nó cần phải làm việc trong môi trường như vậy tối thiểu 25 năm.Vì vậy, có một nỗ lực nghiên cứu đáng kể trong việc tìm kiếm sự kết hợp tối ưucủa vật liệu mạnh mẽ về mặt cơ học và lớp phủ bền, để sản xuất tuabin gió chốngxói mòn và chống ăn mòn.

 

Nhưng có một xu hướng bổsung về điện gió với kích thước và nguyên liệu hóa học cho cánh quạt tuabintiếp tục phát triển. Người ta hy vọng rằng cánh quạt tuabin có chiều dài trên100 m sẽ sớm đưa ra thị trường. Bởi vì sản lượng điện của tuabin gió tỉ lệthuận với diện tích quét bởi các cánh quạt, cánh quạt dài hơn sẽ có năng lượngnhiều hơn. Nhưng chúng cũng có nghĩa là tăng khối lượng, vì vậy mà các nhà sảnxuất tuabin đang phải cân nhắc đến một thế hệ mới của vật liệu trong thiết kếcánh quạt của máy phát điện gió.

 

Theo trường Đại họcCambridge, các nhà sản xuất tuabin gió sử dụng vật liệu composite gấp 10 lần sovới các ngành công nghiệp ôtô và hàng không vũ trụ kết hợp với nhau vì tỷ lệtrọng lượng/độ bền (sức mạnh) cao, các hợp chất từ lâu đã được sử dụng trongngành năng lượng gió. Nhiều vật liệu composite được tạo thành chỉ bằng hai vậtliệu, các loại sợi có độ bền cao và vật liệu cấu trúc ma trận, chúng liên kếtvà tự bao bọc. Sợi thủy tinh là yếu tố tăng cường chi phối, nhưng mật độ caocủa nó có nghĩa là đối với các cánh quạt lớn trong tương lai, nó sẽ quá nặng.Do đó, sợi cacbon thường được sử dụng trong các vùng được lựa chọn, bao gồm cácthành phần chịu lực chính. Nhưng vì chi phí cao, carbon không phải là câu trảlời duy nhất cho câu hỏi về các loại cánh quạt mạnh lớn, nhưng nhẹ. Sự lựa chọnvật liệu ma trận cũng quan trọng và khác nhau rất nhiều trong ngành, từ cácloại polyme nhiệt kế như epoxy, đến các vật liệu mới như chất dẻo. Một nhómnghiên cứu của Đại học Bristol, đang phát triển các loại polyme tự phục hồi đểsử dụng trong vật liệu composite, chúng phát hành chất kết dính hiệu quả caovào bất kỳ vết nứt hình thành trong quá trình sử dụng.

 

Đối với những "cánhquạt lớn" dài hơn 80 mét, giải pháp bền vững duy nhất có thể là sự kết hợpcủa một số vật liệu composite. Giống như tất cả các phương pháp, lựa chọn nàysẽ không phải là không có vấn đề của nó, cho rằng mỗi vật liệu sẽ phản ứng khácnhau khi có thay đổi nhiệt độ, sản xuất sẽ phức tạp hơn cho các cấu trúc đơnphức hợp. Giải quyết vấn đề này sẽ giúp nắm vững được tính chất hóa học đằngsau những vật liệu composite này, trọng tâm chính của nhóm của chúng tôi tạiTrung tâm Kiến thức Hóa học Vật liệu (KCMC- Anh Quốc). Những nỗ lực nghiên cứugần đây trong lĩnh vực này bao gồm việc bổ sung các thành phần nano, như ốngnano carbon và graphene, để làm chất làm tăng sức mạnh trong ma trận, và nhựađược xử lý theo cách thức kiểm soát cao, giảm thiểu nguy cơ lỗi sản xuất.

 

Nhưng, tuy nhiên, vậtliệu composite tạo ra, giống như nhiều nguyên liệu khác, chúng dễ bị tổn thươngbởi môi trường xung quanh. Vì lý do này, các nhà sản xuất vật liệu phủ bề mặtlà những người chủ chốt trong ngành năng lượng gió ngày nay. Xuất phát từ ngànhhàng không vũ trụ, các loại sơn epoxy và polyurethane, hệ thống sơn và băngđược sử dụng rộng rãi trên tuabin ngoài biển khơi. Trong khi các nhà sản xuấtnhư AzkoNobel và 3M đang phát triển các chất phủ chuyên dụng, vẫn còn nhiều cơhội để phát triển hơn nữa. Tại một cuộc họp gần đây của KCMC, Scott Bader đãnói về việc sử dụng polyme mới để giúp sản xuất và tái chế lại các thành phầncó hiệu quả hơn.

 

Một trong những tháchthức lớn nhất còn lại trong hoạt động của tuabin cũng liên quan đến vật liệu -để hiểu rõ hơn về cơ chế hỏng hóc của cánh quạt tuabin và dự đoán đáp ứng củavật liệu. Tiến hành của Tiến sĩ Kirsten Dyer do Bộ Năng lượng Tái tạo Ra nướcngoài Anh (ORE), một hoạt động nghiên cứu lớn gọi là BLEEP (chương trình ăn mòncạnh dẫn đầu của cánh quạt) nhằm mục đích làm điều đó.

 

Cạnh dẫn đầu của mộtcánh quạt tuabin trải qua mức xói mòn cao nhất bởi vì nó "cắt" quakhông khí. Mục đích của BLEEP là hiểu được cơ chế thất bại của sự xói mòn củacác vật liệu phủ khác nhau và các cấu trúc cánh quạt trong môi trường ngoàikhơi. Theo Dyer, "Các hệ thống hiện tại chỉ có thể đánh giá chất lượnghiệu năng. Chương trình này sẽ làm việc tại các giao diện giữa ngành côngnghiệp và học viện, kết hợp mô hình hóa và đo lường để tạo ra một hệ thống địnhlượng có thể đặc trưng cho chất kết cấu sợi và chất phủ chuyên nghiệp củachúng”.

 

Rõ ràng là cần phải cósự thay đổi từng bước trong thiết kế cánh quạt và sự lựa chọn vật liệu nếuchúng ta vượt xa những gì hiện có được với vật liệu composit truyền thống. Hiểubiết cơ bản về hóa học sẽ là chìa khóa cho điều này, cũng như sẽ hướng tới tiêuchuẩn, thông qua các chương trình như BLEEP. Đối với KCMC, sự hợp tác công khaigiữa các ngành công nghiệp sẽ là cách duy nhất để thực hiện những cánh quạt tolớn, nhẹ có thể đối phó với bất cứ thứ gì mà thiên nhiên có thể gây nguy hạiđến chúng.

 

* Biên dịchtừ: http://www.renewableenergyworld.com; Bài viết của Tiến sỹ JohnConti-Ramsden – Giám đốc Trung tâm Kiến thức Hóa học Vật liệu (KCMC- Anh Quốc)

Theo: CP

Các ý kiến cùng chủ đề ( 0 )
Ý kiến của bạn
Tên :
E-mail :
 Đề nghị gõ tiếng Việt có dấu Off Telex VNI VIQR 
  Các tin khác
Hệ thống pin năng lượng có thể xoay theo hướng mặt trời
Người Mỹ tạo ra điện từ chính hệ thống cấp nước
Loại pin dựa trên nước này cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng ở quy mô lớn
Thụy Điển mở đường cao tốc sạc điện đầu tiên trên thế giới
Trong tương lai, các cao ốc tối tân có thể tiết kiệm điện nhờ... quả thông
Máy phát nano bằng vàng tạo điện trên ngón tay
Đèn điện, đèn Mặt trời... và giờ nhân loại có cả đèn chạy bằng trọng lực
Lần đầu tiên miếng mái năng lượng mặt trời của Tesla đã được lắp đặt thành công cho khách hàng
Lưu trữ năng lượng mặt trời có thể dẫn tới cách mạng hóa ngành công nghiệp
Tái sử dụng pin xe điện để thắp sáng những con đường
   Tin nổi bật
Tin bài về hội thảo chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Tương lai của nguồn tài nguyên năng lượng phân tán
Các nguồn năng lượng phân tán sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng carbon thấp một cách thông minh và linh hoạt.
2,43 triệu USD cho Dự án phát triển năng lượng tái tạo
Cục Hợp tác kinh tế Liên bang Thụy Sỹ (SECO) đã viện trợ không hoàn lại 2,43 triệu USD cho Dự án phát triển năng lượng tái tạo (REDP) của Việt Nam
Phát triển năng lượng tái tạo: Từ chính sách đến thực tiễn
Trong chuỗi sự kiện “Diễn đàn kinh tế Việt Nam lần thứ 2” do Ban Kinh tế Trung ương tổ chức vào trung tuần tháng 1-2018, vấn đề phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam đã được đưa ra thảo luận. Dưới đây là những góc nhìn về các vấn đề liên quan tới năng lượng tái tạo trong tổng thể hệ thống điện quốc gia và một số giải pháp nhằm hướng tới sự phát triển năng lượng tái tạo bền vững.
Hiện có những công nghệ lưu trữ điện nào?
Thế giới đang tạo ra và sử dụng nhiều nguồn năng lượng tái tạo hơn bao giờ hết. Nhưng trong nhiều trường hợp, việc tạo ra điện lại phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết như năng lượng mặt trời và gió.
Đèn chiếu sáng điều khiển cây ra hoa ở Việt Nam
Các nhà khoa học Việt đã sản xuất ra loại đèn chiếu sáng có thể ngăn hoặc kích thích cây ra hoa và đặc biệt tiết kiệm điện.
Phát triển thiết bị điện và chiếu sáng thông minh
Tập đoàn FPT và Công ty cổ phần bóng đèn Điện Quang vừa ký thỏa thuận hợp tác trong việc phát triển các thiết bị điện và chiếu sáng thông minh ứng dụng nền tảng công nghệ IOT (mạng lưới thiết bị kết nối internet).
Hệ thống pin năng lượng có thể xoay theo hướng mặt trời
Mới nhìn ai cũng tưởng nó là một tượng đài được xây dựng theo hình một bông hoa.
     Tin đọc nhiều
Hướng dẫn lựa chọn, lắp đặt, sử dụng quạt hút và quạt thông gió
Quạt hút (còn gọi là quạt hút mùi) và quạt thông gió là các thiết bị thông gió được sử dụng phổ biến nhất trong các gia đình ở Việt Nam. Việc sử dụng đúng và hợp lý các loại quạt hút/thông gió sẽ góp phần đảm bảo môi trường sống trong lành và nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị khác như máy điều hòa nhiệt độ, bếp nấu.
Ứng dụng của biến tần trong sản xuất
Dưới đây là một trong những giải pháp hiệu quả giúp các doanh nghiệp tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng biến tần nâng cao hiệu suất cho động cơ xoay chiều trong các dây chuyền sản xuất.
Các giải pháp tiết kiệm năng lượng điện
Điện năng - Nguồn tài nguyên vô giá của đất nước đang bị sử dụng một cách lãng phí. Ngành điện đã và đang tiến hành nhiều giải pháp để đối phó với tình trạng trên, trong đó việc sử dụng điện một cách hợp lý là một biện pháp rất quan trọng...
Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong sự nghiệp hành chính và gia đình
Điện năng - Nguồn tài nguyên vô giá của đất nước đang bị sử dụng một cách lãng phí. Ngành điện đã và đang tiến hành nhiều giải pháp để đối phó với tình trạng trên, trong đó việc sử dụng điện một cách hợp lý là một biện pháp rất quan trọng

Trung tâm tiết kiệm năng lượng và sản xuất sạch hơn Hải Phòng
Địa chỉ: Số 104 Nguyễn Đức Cảnh – Hải Phòng
Tel: (84) 313 734488 * Fax: (84) 313 630 626
Email: ecc-hpc@haiphong.gov.vn
Thiết kế và phát triển bởi :Trung tâm Thông tin -Tin học Văn Phòng UBND TP Hải Phòng