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市場需求和技術創新推動風能加速發展
  瀏覽次數:6848  發布時間:2019年06月17日 10:11:27
[導讀] 石油價格、天然氣價格和環境力這些都是驅動風能發展的關鍵因素。事實上,風能在各種替代能源中的回報率最高,這一優勢吸引了新的“參與者”進入能源領域。
石油價格、天然氣價格和環境力這些都是驅動風能發展的關鍵因素。事實上,風能在各種替代能源中的回報率最高,這一優勢吸引了新的“參與者”進入能源領域。

隨著傳統石油和天然氣價格的上漲,對替代能源的需求也在增加。相反,石油和天然氣價格下跌就會導致替代品需求的減少。自2008年以來,高壓水砂破裂法顯著降低了天然氣的價格,同時,在美國,這一事件也對風能的經濟效益帶來了顯著的效果。

在全球風力發電領域,風力渦輪機行業已成為世界上最大的塑料復合材料市場之一。根據世界風能協會(WWEA)最近的數據,截至2013年上半年,全球增加了14千兆瓦(GW)的風能,達到296GW。在2013年下半年,預計全球將增加22GW的容量,預計下一年達到35.7GW,遠低于2012年增加的44.6GW。

到2013年底,預計總風電裝機容量將達到318GW,足以提供全球近4%的電力需求。由于美國的特殊情況,導致了裝置數目未能達到預期。專家預計,全球風能市場將能夠從2013年的下降中恢復過來,并在2014年創下新紀錄。


風能裝機容量增長

五個風能國家主要是:中國,美國,德國,西班牙和印度,共占全球風能的73%。2013年上半年,四個國家的總裝機容量超過1GW - 中國(新增產能5.5GW),英國(1.3GW),印度(1.2GW)和德國(1.1GW)。然而在2012年,只有三個國家的市場容量超過1GW。
現在,約有83個國家擁有商業風電裝置,其中24個國家通過了1 GW的水平。


各國風能裝機容量

在技術方面,風能發展的趨勢是使用更大,更輕的葉片,以捕獲更多的風,同時降低轉動的慣量。由渦輪機截獲的風與其葉片長度的平方成比例。然而,渦輪機的最大葉片長度受到其材料的強度和剛度的限制。行業內正在尋求更先進的樹脂和纖維材料以及加工技術,以開發更長的輕型渦輪葉片。

目前行業內正在開發新技術來制造更大的渦輪葉片,這種渦輪葉片不需要模具,同時也解決了大型葉片的典型運輸難題。研究人員正在開發一種織物葉片,這種葉片是通過將建筑織物張拉在風力葉片空間框架的桅桿和肋條上而形成的?;诳椢锏牡镀梢赃M行新設計,包括改變形狀以適應不斷變化的風況的葉片。

適應風力條件的智能葉片將顯著提高能量產出。各種研究人員正在探索如何將無線傳感器技術應用于風力渦輪機葉片,以更好地預測風的變化并調整渦輪機的運行,優化能量產出并最小化結構上的負載。

垂直軸風力渦輪機(VAWT)正在開發用于大型海上風力渦輪機。桑迪亞國家實驗室正在對海上使用的VAWT的可行性進行全面研究。


海上風電開發可擴展性選項

風能和太陽能獲得的電力生產獲得了越來越多的市場份額,電能存儲能力對電網穩定性將越來越重要。技術創新將使風能和海洋能比其他形式的清潔能源具有更多的競爭力。數以萬計的海洋能源設備的設計、開發和測試,目前仍主要處于研發階段。

在惡劣的海洋環境下,努力改善設計和性能,減少昂貴的維護程序并延長運行壽命,這些因素都給塑料開發提供了大量的機會。隨著塑料創新發揮關鍵作用,風能和波浪/潮汐開發有望幫助滿足不斷增長的全球能源需求。

盡管存在問題,熱塑性塑料在風能領域仍具有很多機會。盡管存在諸如大規模加工,熱塑性復合材料的靜態和疲勞性能,吸濕性和成本等仍然具有許多問題,但模具周期時間短,易于維修和可回收性仍然使熱塑性塑料對各類葉片制造商具有強大的吸引力。

采用經濟高效的先進復合輕量化設計(WALiD)聯盟的風力發電機組正在嘗試在海上風力渦輪機葉片的某些部件中使用熱塑性復合材料取代熱固性復合材料。這項為期四年的項目于2013年3月啟動,準備將熱塑性復合材料引入葉片根部,尖端,殼體芯和抗剪腹板。


WALiD熱塑性復合風葉片開發
WALiD項目的目標是:
·改進葉片根部設計,連接概念和尖端—葉片上的應變分析將使高性能熱塑性復合材料能夠取代熱固性組件,從而節省成本和重量。
·用熱塑性泡沫材料替換殼芯—可以將芯材的密度修改為特定載荷,優化重量/穩定性曲線,以通過自動化流程實現更快的加工。
·改進剪切腹板設計的模塊化概念—通過熱塑性復合結構替換現有的熱固性材料,以確保輕量化,負載優化設計。
·開發纖維增強熱塑性涂層—提高刀片的耐環境性,防結冰性和耐磨性。
WALiD財團將為該項目提供總計510萬歐元的資金,由11個歐洲組織組成,包括:
·德國弗勞恩霍夫化學技術研究所和Windrad工程有限公司;
·來自英國的Smithers Rapra和Smithers Pira Ltd;
·TNO荷蘭應用科學研究組織,PPG工業公司,Fiber Glass BV公司和荷蘭NEN公司;
·來自塞浦路斯的APT Archimedes Polymer Technologies;
·Norner AS來自挪威;
·來自丹麥的Comfil ApS;
·Loiretech SAS; 來自法國的Coriolis Composites SAS;
該項目的預期成果主要是:
·刀片重量減輕
·經濟節省
·提高刀片的耐用性
·刀片壽命(20年)后出色的可回收性(文章來源于網絡)