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責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)，當然也可以解聚并將樹脂重新用于生產(chǎn)新的葉片?！?/p>
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)的方式將風電行業(yè)帶入到循環(huán)經(jīng)濟的大循環(huán)中。
項目領(lǐng)導研究機構(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)盟和整個風電行業(yè)來說都是巨大的成功?！?/p>
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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