碳纖維復合材料在風力機葉片中的技術應用
據(jù)了解,隨著發(fā)電單機功率的增大，要求葉片長度不斷增加。對葉片來講，剛度也是一個十分重要的指標。始于上世紀末的相關研究表明，碳纖維合成材料具有出眾的抗疲勞特性，當與樹脂材料混合時，則成為了風力機適應惡劣氣候條件的最佳材料之一，碳纖維復合材料葉片剛度是玻璃鋼復合葉片的兩至三倍。GE風能的葉片工程全球經理Ramesh Gopalakrishnan說，設計師們在尋找輕質高強度材料時，選中了碳纖維。
雖然碳纖維復合材料的性能大大優(yōu)于玻璃纖維復合材料，但價格昂貴，是玻璃纖維的10倍，不太高的性價比影響了它在風力發(fā)電上的大范圍應用。因此，全球各大復合材料公司正在從原材料、工藝技術、質量控制等各方面深入研究，以求降低成本。VESTAS的V-90型風力機容量為3.0MW，葉片長44m，其樣品試驗采用了碳纖維制造；GAMESA在其直徑為87米、90米葉輪的葉片制造中包含了碳纖維；NEG Micon正在制造碳纖維增強環(huán)氧樹脂的40米葉片；這三家公司的碳纖維都采購自St.Louis-based Zoltek公司。德國葉片制造廠家Nordex Rotor開發(fā)了56m長的碳纖維葉片，他們認為葉片超過一定尺寸后，碳纖維葉片的制作成本并不比玻纖的高。
LM公司在《2004全球碳纖維展望》的報告中指出：在風力機葉片中采用碳纖維，應注意它和玻璃纖維混合時所增加的重量；應用于葉片設計時樣品測試的可靠性不夠高，須加大測試的覆蓋面；加工精度要求高；由于是半導電材料須規(guī)避雷電來襲對葉片的損傷。目前大規(guī)模安裝的2.5-3.5MW機組采用了輕質、高性能的玻璃纖維葉片，設計可靠，市場競爭力強，下一代5-10MW風力機的設計將更多的采用碳纖維
