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风能:面临哪些挑战以及石墨烯如何应对这些挑战?

风能:面临哪些挑战以及石墨烯如何应对这些挑战?-凯发体育k8

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  • 发布时间:2023-10-20
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【概要描述】 经过与聚合物和复合材料专业制造商合作多年的开发,carbon waters开发了一系列基于石墨烯的高性能添加剂,在这个专用的graph’up系列上进行的测试突显了热固性聚合物(环氧树脂)的机械性能的显着改善,已经与多家欧洲公司启动了资格认证阶段,特别是针对风力发电领域的应用。此外,carbon waters还与一家领先的特种聚合物公司启动了研发合作。目标是在非常特殊的聚合物系列中加入这一系列添加剂,以应对风能行业中使用的复合材料可回收性的挑战。

【概要描述】 经过与聚合物和复合材料专业制造商合作多年的开发,carbon waters开发了一系列基于石墨烯的高性能添加剂,在这个专用的graph’up系列上进行的测试突显了热固性聚合物(环氧树脂)的机械性能的显着改善,已经与多家欧洲公司启动了资格认证阶段,特别是针对风力发电领域的应用。此外,carbon waters还与一家领先的特种聚合物公司启动了研发合作。目标是在非常特殊的聚合物系列中加入这一系列添加剂,以应对风能行业中使用的复合材料可回收性的挑战。

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 自20世纪90年代初以来,风力涡轮机,这些将风能转化为电能的现代风车,越来越多地出现在我们的景观中。作为能源转型的一部分,风力涡轮机市场正在不断增长,以提供更环保的能源并控制对环境的影响。据ademe称,这种能源将是其整个生命周期中污染最少的能源之一。然而,该行业面临着一定的困难,特别是某些风力涡轮机部件的使用寿命和回收利用。carbon waters进行了盘点。

风力涡轮机带来显着的环境效益
  如果风电场数量成倍增加,例如在法国,其发电量占总发电量的近10% ,这显然是为了发展可再生能源。无论是陆上还是海上,一台2兆瓦风力涡轮机每年平均发电4200兆瓦时,相当于法国约800个家庭的平均用电量。此外,根据国际能源署(iea)的数据,风能有助于大幅减少co2排放。2020年,风力发电避免了近1.7亿吨温室气体的排放。与核能或天然气等其他类型的能源生产不同,这种能源可以在不污染环境的情况下发电,从而保护动植物群。

风电行业存在的问题
  尽管具有所有这些优势并且该行业蓬勃发展,但它仍然受到两个与组件寿命终止直接相关的困难的困扰:
1、叶片的可回收性:目前使用的复合材料(环氧树脂或聚酯树脂中混合的玻璃纤维和碳纤维)不可回收;
2、用于海上风力涡轮机的复合材料的脆弱性。


  关于第一点,制造商(西门子能源、阿科玛)正在致力于生产用于海上风力涡轮机叶片的可回收树脂。西门子歌美飒 (siemens gamesa)是西门子能源集团旗下专注于风力发电的子公司,已经通过其recyclableblade系列提供凯发体育k8的解决方案。然而,对于陆上风力涡轮机来说,问题似乎更加复杂,该风力涡轮机由两部分组成,其胶接会在可回收性方面造成问题。

  关于海上设备复合材料的脆弱性,当前发生的事件直接证明了这一点。最近,西门子歌美飒遭受了非常重大的财务损失。原因是技术问题,主要是叶片存在质量缺陷,导致断裂。全球第二大风力发电机制造商宣布,15%至30%的风电场将受到影响,即超过30gw的风力发电机,损失近30亿美元。该集团股价在股市也下跌超过30%。


石墨烯作为增强风力涡轮机并延长其使用寿命的凯发体育k8的解决方案
  为了克服海上风力涡轮机的质量问题(顾名思义,海上风力涡轮机要承受恶劣的条件),可以采用凯发体育k8的解决方案来保持构成风力涡轮机的材料的完整性。为了增强由复合材料制成的风力涡轮机叶片的强度,同时提供极大的重量,石墨烯是理想的材料。美国凯斯西储大学的一项研究证明了碳在这两方面的有效性。用碳纳米管增强的叶片的强度是传统叶片的8倍,而且重量轻得多,从而可以减轻涡轮机的负载。对于海上设备,还必须考虑防腐因素。同样,石墨烯凭借其出色的阻隔性能,有助于保护材料免受氧化。以添加剂形式,它可以在风力涡轮机叶片的制造过程中直接融入树脂中。材料受到更好的保护,使用寿命更长。这些凯发体育k8的解决方案集成到风力涡轮机的复合材料中,可以减少某些风电场的更新,从而显着节省维护费用。

graph’up:基于石墨烯的高性能添加剂,适用于风能领域
  经过与聚合物和复合材料专业制造商合作多年的开发,carbon waters开发了一系列基于石墨烯的高性能添加剂,可以直接应对这些挑战。因此,在这个专用的graph’up系列上进行的测试突显了热固性聚合物(环氧树脂)的机械性能的显着改善,包括在低浓度下:
1、牵引力和抗变形能力 30%;
2、刚性 50%;
3、 30°c耐温性(更多信息请垂询)。
 

  此外,已经与多家欧洲公司启动了资格认证阶段,特别是针对风力发电领域的应用。此外,carbon waters还与一家领先的特种聚合物公司启动了研发合作。目标是在非常特殊的聚合物系列中加入这一系列添加剂,以应对风能行业中使用的复合材料可回收性的挑战。

 

信息来源:石墨烯网、carbon waters

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