碳纖維在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用有哪些？

風(fēng)能是最具成本優(yōu)勢、環(huán)保的能源之一。2017年，風(fēng)電葉片制造巨頭Vestas分別與赫氏、阿克薩集團(tuán)簽署協(xié)議，為新一代風(fēng)機(jī)葉片提供先進(jìn)碳纖維復(fù)合材料。風(fēng)電是碳纖維復(fù)合材料目前最具發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用領(lǐng)域之一。

圖片來源：GE官網(wǎng)

截止到2016年5月，全球風(fēng)電裝機(jī)容量已近4270億MW，預(yù)計(jì)到2020年，風(fēng)力發(fā)電量將占世界總發(fā)電量的11.81%。

數(shù)據(jù)來源：Windpower Monthly

近年來，碳纖維及其復(fù)合材料在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的使用越發(fā)的廣泛，風(fēng)電機(jī)組的大型化和海上化都極大的地拉動對碳纖維葉片的需求，下圖為2011年-2016年全球碳纖維風(fēng)電葉片市場需求量。

資料來源：賽瑞研究

下圖為2016-2020年碳纖維在風(fēng)電葉片需求量的預(yù)測，從圖中可以看出，在2020年，需求量將超過3萬噸。

數(shù)據(jù)來源：東北證券，《2015年全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》

當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組正朝著大型化、輕量化的方向發(fā)展，下圖為葉片直徑的演變圖，

數(shù)據(jù)來源：《碳纖維的十六個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域及近期技術(shù)進(jìn)展( 二)》

從圖中可以看出，當(dāng)前葉片的直徑已經(jīng)超過了190m，超長的葉片對材料的強(qiáng)度和剛度提出了更高的要求。

重量的增加對葉片的影響

傳統(tǒng)的葉片制造材料主要為玻璃纖維復(fù)合材料，而當(dāng)葉片長度超過一定值后，全玻璃鋼葉片重量比較大，性能上也有較多不足，已經(jīng)無法滿足風(fēng)電葉片大型化，輕量化的要求。而碳纖維復(fù)合材料比玻璃纖維復(fù)合材料具有更低的密度，更高的強(qiáng)度，其突破了玻璃纖維復(fù)合材料的性能極限,而且可以保證風(fēng)電葉片在增加長度的同時(shí),重量大大降低了。

圖片來源：GE官網(wǎng)

碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)電葉片的具體應(yīng)用

數(shù)據(jù)來源：《碳纖維復(fù)合材料在風(fēng)電葉片中的應(yīng)用研究》

各企業(yè)碳纖維復(fù)合材料風(fēng)電葉片應(yīng)用實(shí)例

數(shù)據(jù)來源：賽瑞研究

碳纖維風(fēng)電葉片應(yīng)用的性能優(yōu)勢分析

數(shù)據(jù)來源：賽瑞研究

碳纖維風(fēng)電葉片應(yīng)用的性能劣勢分析