Как сделать лопасти для ветрогенератора: Страница не найдена – Совет Инженера

Содержание

Проектирование и печать ветряной турбины

С помощью этого урока вы узнаете об изготовлении лопастей для ветрогенератора с использованием программного комплекса SolidWorks. Предполагается наличие у вас опыта работы с 3D-системами, подобными SolidWorks. В конце статьи имеются две ссылки с файлами: снимки экрана в документе Word и файл чертежа детали.

Шаг 1: Рисуем лопасти турбины

Создайте в программе SolidWorks новый проект. Чтобы получить точную форму, импортируем ее рисунок в программу SolidWorks, а затем обведем контур рисунка с помощью инструментов «Splines» и «Lines». Загрузите прикрепленный файл и сохраните профиль на компьютере, затем с помощью команды «Tools  Sketch Picture» вставьте рисунок.

Шаг 2: Вставка картинки

Используя менеджер свойств (Property Manager), уменьшите или увеличьте изображение до нужного вам размера. Для примера, выберите размер 70 мм (такой размер подойдет для печати на 3D-принтере). Этот размер является радиусом винта, соответственно диаметр винта будет около 150 мм.

Шаг 3: Разбиение на участки

Проведите вертикальные линии по концам лопасти. Далее разделим чертеж на несколько частей. Разделите винт, например, на 6 участков, используя команду «Linear Sketch Pattern» вкладки «Sketch». Места пересечений вертикальных линий с контуром лопасти отметьте точками. Затем удалите вертикальные линии за исключением небольших отрезков на противоположных концах лопасти. Теперь, используя инструменты «Lines», «Arcs» или «Splines», обведите контур изображения, используя точки в качестве стыков линий. Удалите вставленный рисунок, и у вас останется контур, выполненный с помощью инструментов SolidWorks.

Шаг 4: Добавление новых графических плоскостей

Теперь вставьте графические плоскости, проходящие через семь пар точек (которые мы отметили на контуре). С помощью этих плоскостей мы вычертим 3D-кривые лопасти турбины.

Шаг 5: Создание кривых

Выбрав плоскость, добавляем на нее эскиз. Эскиз на плоскости 1 будет состоять из полукруга с одной стороны и такого-же полукруга с другой: это будет конец лопасти, который соединяется со ступицей винта.

Эскизы на плоскостях со 2 по 7 будут иметь одну сторону прямую, а другую – изогнутую, подобно крылу самолета, создающего подъемную силу. Более прямая линия из двух длинных краев, которые мы обводили по рисунку, называется входной (ведущей) кромкой. Когда винт вращается, именно этот край будет рассекать воздух. По этой причине сделаем его более крутым, по сравнению с ведомой (задней) кромкой. Используем инструмент «Splines» по четырем точкам для каждой линии; этого количества точек достаточно для создания нужной формы кривой.

Шаг 6: Обратная сторона винта

Как и в предыдущем шаге, создайте кривые другой стороны на каждой отдельной плоскости. Чтобы получить правильную аэродинамическую форму, эти кривые должны быть более крутоизогнутыми.

Шаг 7: Добавление поверхностей

Теперь на вкладке «Surfaces» выберите инструмент «Surface Loft» и в его свойстве «Profiles» выбирайте по порядку кривые на верхней стороне лопасти, начиная от полукруга у основания, постепенно смещаясь к тонкому концу. То же сделайте и для нижней стороны.

Шаг 8: Делаем лопасть сплошной

С помощью инструмента «Planer Surface», выбрав верхнюю и нижнюю линии, замкните эскизы на плоскостях 1 и 7 (это концы).

Теперь объединим две длинные изогнутые поверхности и две плоские, которые мы только что создали в один сплошной объект. Для этого используем инструмент «Knit Surface», установив в его свойствах галочку «Try to Form Solid».

Если объединение прошло успешно, то разрезав модель на две части, вы увидите, что внутри модель не полая, а сплошная: это потребуется в будущем для 3D-печати.

Далее «дорисуем» кончик используя инструмент «Dome» вкладки «Features», выберите торец и установите необходимую длину кончика: в нашем случае достаточно размера 2,5 мм.

Шаг 9: Создание ступицы

Лопасть сформирована. Создадим ступицу и подходящий обтекатель (колпак). Можете создать отдельные детали в разных проектах и затем объединить их в сборочном чертеже. Мы же в этом уроке сделаем полный чертеж винта в одном проекте.

Начертите круг такого диаметра, чтобы к нему можно было смонтировать три лопасти. Затем используйте инструмент «Extrude Boss/Base» вкладки «Features», вытянув ступицу в обе стороны от центра. Далее создаем обтекатель с помощью инструментов «Fillet» или «Dome» (обтекатель должен находиться с той-же стороны, что и плоская поверхность лопасти).

Выберите инструмент «Circular Pattern» и в его свойстве «Bodies to Pattern» укажите созданную лопасть (винт имеет три лопасти).

Шаг 10: Финальная стадия

Соберем в одно целое все детали с помощью команды «Features  Combine». Лопасти для ветрогенератора, сделанные своими руками готовы!

Можете добавить что-нибудь еще к вашему проекту на свое усмотрение.

Ссылки на файлы Doc1 и Part1:

Файлы
Файлы

Лопасти для ветрогенератора. Расчет лопастей ветрогенератора.

Лопасти ветрогенератора являются наиболее важной частью ветроэлектрического агрегата. От формы лопастей зависят мощность и обороты ветродвигателя. Мы не будем останавливаться в этой брошюре на расчете новых лопастей ввиду сложности этой задачи, а воспользуемся готовыми крыльями, имеющими определенную форму и отличающимися высоким коэффициентом использования энергии ветра и большой быстроходностью. Нам необходимо лишь решить вопрос, как определить размеры новых лопастей на желаемую мощность, исходя из размеров известных крыльев при сохранении первоначальной их характеристики.
Примем для маломощных ветроэлектрических агрегатов быстроходный двухлопастный ветряк со следующей известной из практики характеристикой:

Число лопастей…………..2
Коэффициент использования энергии ветра . 0,35
Быстроходность ветроколеса……..7,0


Под быстроходностью ветрогенератора надо понимать отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветраПринимая одну и ту же быстроходность, равную 7, для ветроколес разных диаметров, мы будем получать разные обороты ветроколес при одной и той же скорости ветра. Наибольшие обороты будет развивать ветроколесо с наименьшим диаметром. Вообще обороты ветроколес с равными бы-строходностями будут относиться друр к другу обратно пропорционально их диаметрам, т. е.Это значит ветроколесо с диаметром D1 будет делать оборотов в минуту во столько раз больше, во сколько диаметр этого ветроколеса D1 меньше диаметра D2 другого ветроколеса. Например, если ветроколесо с диаметром 1,5 м делает 714 об/мин, то ветроколесо с диаметром 3 м будет делать 357 об/мин, т. е. в два раза меньше, хотя быстроходности их одинаковы.
Для удобства подсчета размеров лопастей ветрогенератора разных диаметров, но с одинаковой быстроходностью в табл. 4 даны размеры двухлопастного ветряка с диаметром, равным 1 м. Вверху таблицы дан рисунок лопасти с буквенными обозначениями ее размеров, а под рисунком в таблице даются цифровые значения этих размеров.Слева в 4 графах приведены размеры лопасти к левому рисунку; справа в 10 графах даны размеры пяти профилей этой лопасти. Как проставлять размеры профиля, показано на рисунке таблицы справа.
Чтобы соблюсти принятую характеристику ветрогенератора с изменением его диаметра, необходимо все размеры данных лопастей изменить в том же отношении, в каком мы изменяем диаметр лопастей ветрогенератора. При этом у нас будет соблюдено геометрическое подобие, без чего нельзя было бы воспользоваться этим способом пересчета.
Так как ветроколесо с размерами, приведенными в табл. 4, имеет в диаметре 1 м, то отношение диаметра другого ветроколеса к единице будет равно D т. е.Следовательно, чтобы получить размеры лопасти ветроколеса с другим диаметром, необходимо каждый размер, приведенный в табл. 4, умножить на величину этого диаметра. Неизменными должны оставаться лишь углы заклинення каждого сечения лопасти и число их. Наїпример, для ветроколеса диаметром 1,2 м необходимо каждый размер табл. 4 умножить на 1,2, при этом получим:

Расстояние первого сечения лопасти от центра ветроко-леса

Расстояние второго сечения лопасти от центра ветроко-леса

Ширина лопасти в первом сечении

Ширина лопасти во втором сечении

Расстояние первой ординаты Y1 от носка профиля:

Расстояние второй ординаты Y2 от носка профиля

Высота носка профиля первого сечения лопасти

Первая ордината верхней дужки профиля

Вторая ордината верхней дужки профиля

Первая ордината нижней дужки профиля

Дальнейший результат подсчета приведен в табл. 5.
Чтобы получить законченную форму лопасти, необходимо по размерам, подсчитанным в табл. 5, построить на листе бумаги точки для пяти профилей лопасти и обвести по точкам контуры с помощью лекала, как показано на фиг. 13. Профили каждою сечения вычерчивают в натуральную величину с тем, чтобы по ним можно было при изготовлении лопасти вырезать шаблоны.

Фиг. 13. Профили сечений винтовой лопасти ветроколеса диаметром 1,2 м.

Для генератора мощностью в 1 кет необходимо ветроколесо диаметром 3,5 м. Чтобы получить размеры лопасти этого ветроколеса, необходимо приведенные в табл. 4 размеры ветроколеса диаметром 1 м умножить на 3,5 и составить таблицу, а затем вычертить профили лопасти, которые потребуются при изготовлении.
Мощности и обороты двухлопастных ветроколес с данной выше характеристикой приведены в табл. 6.Этой таблицей необходимо пользоваться при выборе диаметра ветроколеса данной мощности и определения передаточного отношения редуктора, если обороты генератора окажутся больше оборотов ветроколеса, развиваемых им при скорости ветра 8 м/сек.
Например, при использовании для ветроэлектрического агрегата генератора автомобильного типа ГБФ мощностью в 60 вт при 900 об/мин подходит ветроколесо, имеющее D=1,2м, мощностью 0,169 л. с. при 895 об/мин (см. первые две строчки табл. 6).Пересчитываем 0,169 л. с. на киловатты, умножив эту величину на 0,736:

0,169х0,736 = 0,124 квт.

Принимая к. п. д. генератора равным 0,5, получим полезную мощность равной:

N= 0,124 • 0,5 = 0,062 квт = 62 вт.


Так как обороты ветроколеса при скорости ветра 8 м/сек почти равны оборотам, необходимым для генератора, то в данном случае ветроколесо можно закреплять на валу генератора. Получается самый простой и удобный в эксплоата-ции ветроэлектрический агрегат.
Если бы мы задумали построить ветроэлектрический агрегат мощностью 400 вт, то необходимо было бы принять диаметр ветроколеса 3 м, которое при скорости ветра 8 м/сек развивает 1,060 л. с. или 1,060 X 0,736 = 0,78 квт. Принимая к. п. д. генератора равным 0,5, получим:

Р = 0,78 • 0,5 = 0,39 квт = 390 вт.


Ветроколесо при скорости ветра 8 м/сек развивает 357 об/мин, а генератор при мощности в 390 вт требует 1 000 об/мин. Следовательно, в данном случае требуется редуктор, повышающий обороты в передаче от ветроколеса к генератору. Редуктор должен повысить обороты в отношении.

1 000 : 357 = 2,8.


Величину 2,8 называют передаточным отношением. С помощью этого отношения определяют число зубьев шестерен редуктора. Например, если мы примем у шестерни, насаженной на вал генератора, 16 зубьев, то у ведущей шестерни, сидящей на валу ветроколеса, должно быть

16х2,8 = 45 зубьев.


Двухлопастные ветроколеса, мощности и обороты которых приведены в табл. 6, мы рекомендуем строить для ветроэлектрических агрегатов потому, что они отличаются высокой быстроходностью и более удобны в изготовлении, чем многолопастные.
Быстроходные ветроколеса страдают очень существенным недостатком, заключающимся в том, что они плохо трогаются с места, следовательно, они могут начинать работать только при высоких скоростях ветра.
Многим начинающим ветротехникам кажется, что, чем больше число лопастей у ветроколеса, тем большую мощность оно будет развивать. Это представление ошибочно. Два ветроколеса малолопастное и многолопастное с одинаково хорошо построенными лопастями и с одинаковыми диаметрами ометаемой поверхности будут развивать одинаковую мощность. Объясняется это тем, что раз они одинаково хорошо выполнены, то и коэффициенты использования энергии ветра их будут равны, т. е. они будут одинаковое количество энергии передавать рабочей машине. Количества же поступающей энергии ветра на то и другое ветроколесо равны, так как равны их ометаемые поверхности. Что же касается оборотов, то они будут тем больше, чем меньше лопастей, если они у того и другого ветроколеса имеют одинаковую ширину; иначе говоря, число оборотов тем больше, чем меньше общая поверхность лопастей, образующих ометаемую поверхность.

от цемента до новых лопастей — Российская Ассоциация Ветроиндустрии

Крупные производители ветрогенераторов всерьёз задумались о том, чтобы сделать ветрогенерацию ещё более «зелёной». Необходимость в этом стала очевидной, когда турбины первых крупных ветропарков подошли к порогу выработки своего ресурса.

С одной стороны, ВЭС использует для производства электричества полностью возобновляемую «зелёную» энергию ветра. С другой – при изготовлении каждого ветрогенератора, имеющего колоссальные размеры, используется не только сталь, но и трудноперерабатываемые композиты. Усугубляет проблему технологический прогресс, который требует регулярной замены устаревающего оборудования на более новое и мощное.

Такое положение вещей, естественно, идёт вразрез с идеями снижения углеродного следа, безотходности производства и экономики замкнутого цикла, поэтому уже два крупнейших производителя ветрогенераторов – Vestas (член РАВИ) и Siemens Gamesa (член РАВИ) включили решение этой проблемы в собственные концепции устойчивого развития.

В планах Vestas и Siemens Gamesa сделать ветрогенераторы на 100% перерабатываемыми к 2040-му году, а уже к 2030-му вывести на рынок полностью перерабатываемые лопасти.

На одном из летних вебинаров, проводимых РАВИ для своих членов, специалист компании Vestas Алан Поульсен (Allan K. Poulsen) подробно рассказал о существующих на сегодня возможностях для переработки ветрогенераторов, а также о том, как в Vestas работают над достижением их полной переработки в промышленных масштабах.

Вторичная переработка «списанной» ветроэнергетической установки – сложный процесс. Хотя бы потому, что она состоит примерно из 25000 (!) деталей. Выстраивание стратегии по заданному направлению в Vestas начали с оценки существующей ситуации, которая показала: сегодня компания перерабатывает лишь 26% массы ВЭУ. Тем не менее с помощью уже существующих технологий можно перерабатывать от 85 до 90% массы ветрогенератора. При этом оставшиеся 10-15% приходятся, в основном, на огромные, но одновременно лёгкие и прочные лопасти, которые производятся из термореактивных эпоксидных композитов. Композиты определяют эти свойства, но при этом крайне сложно перерабатываются.

В мировом масштабе в ветряных турбинах в настоящее время используется примерно 2,5 миллиона тонн композитных материалов. Сразу оговоримся: ветроэнергетика производит гораздо меньше композитных отходов по сравнению с другими отраслями – строительством, производством электроники, авто- и судостроением. Тем не менее, для ветроэнергетики как представителя «зелёного кластера» важно обеспечить наличие устойчивых решений по переработке всех материалов, используемых в ВЭУ, а с учётом лавинообразного развития отрасли эта ответственность становится всё более обоснованной.

В компании Vestas решили сфокусироваться на том, чтобы, во-первых, сделать лопасти более перерабатываемыми, а во-вторых, сделать их легко перерабатываемыми. Существующая технология переработки лопастей далека от совершенства – она крайне энергоёмкая и предусматривает последующее захоронение части отходов. Поскольку Концепция устойчивого развития Vestas требует полного отказа от сжигания и захоронения отходов, технологию переработки необходимо совершенствовать. Кроме того, для экономики замкнутого цикла важно, чтобы в ходе переработки лопастей можно было получить материалы для дальнейшего производства тех же лопастей.

Чтобы решить эту задачу, Vestas участвует в нескольких партнёрских проектах, один из них – DecomBlades, целью которого является разработка доступных, рентабельных и экологически безопасных решений по переработке лопастей ветряных турбин. Данная инициатива в Дании поддержана на государственном уровне и получила финансирование в рамках программы датского инновационного фонда Grand Solutions. Как и Vestas, участвующие в проекте компании работают по всему миру и имеют возможность в глобальном масштабе внедрять решения, которые помогут ветроэнергетике перейти к экономике замкнутого цикла.

Поиск решения для переработки лопастей оказался настолько важным для производителей ветрогенераторов, что DecomBlades объединил непосредственных конкурентов – Vestas, Siemens Gamesa, LM Wind Power, а также Ørsted A/S, крупнейшего в мире владельца и разработчика оффшорных ветряных электростанций.

«Объединение конкурентов» ради общей цели поддержали передовые перерабатывающие компании, к примеру, MAKEEN Power, участвуя в DecomBlades, возглавляет работы по технологии пиролиза. В числе её задач – разработка и реализация пилотного проекта пиролизной установки для переработки композитных материалов.

Компания HJHansen Recycling взяла на себя совершенствование технологий дробления композитов для удобства транспортировки на переработку, а также изучение рынка использования измельчённых лопастей в новых продуктах. FLSmidth исследует возможности использования измельчённых композитных материалов и продуктов пиролиза в процессе производства цемента.

Участие в DecomBlades принимают и представители науки. Университет Южной Дании (SDU) проводит оценку экологических и экономических показателей различных цепочек поставок с точки зрения оптимальной переработки композитных материалов. Технический университет Дании (DTU) занимается оценкой свойств повторно используемого стекловолокна и изучением возможностей повышения качества волокон, полученных в результате пиролиза. Возможности технических решений, найденных в ходе проекта DecomBlades, позднее проанализирует и объединит Энергетический кластер Дании (ECD).

Проект DecomBlades рассчитан на три года, и найденные в ходе его работы решения позволят полностью, без сжигания и захоронения отходов, перерабатывать лопасти ветрогенераторов, что само по себе чрезвычайно важно. Тем не менее, они на позволяют достичь более амбициозной цели – безотходного производства лопастей из переработанных лопастей.

Для этого, а точнее для создания экономики замкнутого цикла в ветроэнергетическом секторе, Vestas в сотрудничестве с отраслевыми и научными экспертами работает над ещё одним проектом – Circular Economic for Thermoset Epoxy Composites (CETEC). Его цель в течение трёх лет предоставить промышленное решение переработки лопастей без потери качества.

Инновационная технология CETEC предполагает двухэтапный процесс переработки. Композиты лопастей на первом этапе разделяются на волокно и эпоксидную смолу. Далее с помощью химических процессов смолы разделяются на более простые компоненты. Метод позволяет повторно использовать стекловолокно и эпоксидные смолы без потери качества для производства новых лопастей. Цикл, таким образом, замыкается.

После того, как технология «рециркуляции лопастей» от CETEC будет полностью отработана и внедрена в производство, она откроет новые перспективы в сфере переработки композитов для отраслей, помимо ветроэнергетики, где альтернативные технологии рециркуляции, такие как сольволиз и пиролиз, ещё не получили промышленного внедрения.

Vestas, максимально используя существующие на сегодня технологии переработки лопастей и активно участвуя в разработке новых, необходимых для экономики замкнутого цикла, прогнозирует: в течение ближайших 7–20 лет – переработка лопастей станет менее энергоёмкой, а спрос на полученные в ходе переработки материалы возрастёт. Кроме того, изменятся сами ВЭУ – их конструкции станут легче разбираться и перерабатываться, что существенно приблизит компанию к созданию экономики замкнутого цикла.

Лопасти походного ветрогенератора

В предыдущих статьях о походном ветрогенераторе из динамо втулки я описал как можно сделать походный ветрогенератор из велосипедной динамо втулки, так-же изготовил щёточный узел поворотной оси ветрогенератора.Теперь немного о том, как я изготовил лопасти для этого ветряка.

Лопасти я вырезал полотном по металлу из метрового отрезка канализационной трубы.Трубу вдоль поделил на четыре части и распилил, пилится труба полотном по металлу отлично.Далее карандашом сделал наброски -черчёж лопасти и начертил контуры лопасти на всех четырёх заготовках, лопасти получились в длину у меня по 75 см.

В изготовлении ничего сложного нет, для наглядности размещу пару фотографий (извините фото с древнего мобильного) готовых лопастей.

На момент изготовления лопастей и щёточного узла у меня не было самого генератора (динамо втулки) , и я все размеры прикидывал визуально и фотографий динамо втулки с интернета.Сейчас лопасти готовы и ждут своего часа, в следующей статье будут испытания готового мини ветрогенератора, а сейчас я думаю что лопасти у меня не совсем удались, они не совсем подходят под данный ветрячёк.

Они больше подходят для маленького шагового двигателя, так как они получились быстроходными , для среднего ветра 5-7 м/с. Лопасти получились узковатые,такие лопасти будут раскручиваются до больших оборотов и плохо будут стартовать на слабом ветре, а для данного генератора большие обороты даже вредны, так как он рассчитан на небольшие обороты 100-300об/м, а большие обороты влекут за собой сильное увеличение напряжения (до 20-30 вольт и более) и нагрев катушек статора.

Вообще надо было лопасти изготовить из листа жести, но на тот момент у меня жести не оказалось и был готовый кусок канализационной трубы.После теста, если лопасти с данным генератором (динамо втулка) будут плохо работать, то надо будет делать из жести.Из жести лопасти будут немного полегче чем из пластмассовой трубы, а так-же надёжнее, так как пластмассу можно нечаянно сломать, а жесть лишь погнётся.

Лопасти по длине примерно такие-же, только раза в полтора пошире, чтобы при старте легко преодолевать залипания магнитных полюсов генератора и стартовать при малейшем ветерке 2-3м/с. Так-же для походов металлические лопасти будут понадёжнее пластмассы и полегче, и ещё один минус пластмассы это хрупкость на морозе, и со временем пластмасса высыхает и становится хрупкой, 3-4 года и пластмасса на солнце высохнет и станет очень хрупкой, а так-же пластмассовую лопасть может сломать сильный ветер, а это значит что в походных условиях «смерть» для ветряка, а металлические лопасти в этом плане понадежнее будут.

Дополнение

Всётаки как я решил не применять эти лопасти, которые я изготовил выше, так как они узкие и маленькие для этого ветряка , и генератор они на малом ветре крутить не будут. Я решил сделать металлические, широкие лопасти , и не четыре, а три. Нашел у себя кусок мятого оцинкованного листа и вырезал из него. Они конечно выглядят не очень, но зато они отлично как оказалось на испытаниях ветряка работают на малом ветре и крутятся при очень маленьком ветре.

Ниже фотография готового ветрогенератора в разборном виде, тут нет ничего сложного, нижнюю часть лопастей, которой они будут крепится к динамо втулке я немного загнул, края для жёсткости. Так-же из жести я сделал и хвостовую часть ветряка. Вес ветряка значительно увеличился в связи с применением всех деталей из металла, но его прочность и надежность тоже.

Ветрогенератор с вертикальным ротором | АльтерСинтез

Самодельный ветрогенератор в сборе

Группой умельцев была разработана конструкция ветрогенераторной установки с вертикально расположенной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по изготовлению этой установки. Внимательно прочитав это руководство, вы сможете сделать подобный вертикальный ветрогенератор своими руками.

Конструкция ветрогенератора получилась достаточно надежной, с низкой стоимостью обслуживания, простой в изготовлении и не дорогой по комплектующим. Представленный ниже список деталей носит ознакомительный и ориентировочный характер. Соблюдать его не обязательно, можно внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т.к. не везде можно найти именно то, что в списке. Для изготовления этого ветрогенератора использовались недорогие и качественные детали.

Схема вертикального ветрогенератора

НаименованиеКол-воПримечание
Список используемых деталей и материалов для ротора:
Предварительно вырезанный лист металла1Вырезан из стали толщиной 1/4″ при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке
Ступица от авто (Хаб)1Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов
2″ x 1″ x 1/2″ неодимовый магнит26Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно
1/2″-13tpi x 3“ шпилька1TPI – кол-во витков резьбы на дюйм
1/2″ гайка16 
1/2″ шайба16 
1/2″ гровер16 
1/2″.-13tpi колпачковая гайка16 
1″ шайба4Для того, чтобы выдержать зазор между роторами
   
Список используемых деталей и материалов для турбины:
3″ x 60″ Оцинкованная труба6 
ABS пластик 3/8″ (1.2×1.2м)1 
Магниты для балансировкиЕсли нужныЕсли лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки
1/4″ винт48 
1/4″ шайба48 
1/4″ гровер48 
1/4″ гайка48 
2″ x 5/8″ уголки24 
1″ уголки12 (опционально)В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки
винты, гайки, шайбы и гроверы для 1″ уголка12 (опционально) 
   
Список используемых деталей и материалов для статора:
Эпоксидка с затвердителем2 л 
1/4″ винт нерж.3 
1/4″ шайба нерж.3 
1/4″ гайка нерж.3 
1/4″ кольцевой наконечник3Для эл. соединения
1/2″-13tpi x 3“ шпилька нерж.1Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет «тормозить» ротор
1/2″ гайка6 
СтеклотканьЕсли нужна 
0.51мм эмал. провод 24AWG
   
Список используемых деталей и материалов для монтажа:
1/4″ x 3/4″ болт6 
1-1/4″ фланец трубы1 
1-1/4″ оцинк. труба L-18″1 
   
Инструменты и оборудование:
1/2″-13tpi x 36“ шпилька2Используется для поддомкрачивания
1/2″ болт8 
АнемометрЕсли нужен 
1″ лист алюминия1Для изготовления проставок, если понадобятся
Зеленая краска1Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален
Голубая краска бал.1Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален
Мультиметр1 
Паяльник и припой1 
Дрель1 
Ножовка1 
Керн1 
Маска1 
Защитные очки1 
Перчатки1 

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

Описание изготовления турбины ветрогенератора

Турбина ветрогенератора

  1. Соединяющий элемент – предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.
  2. Схема расположения лопастей – два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.

Крепление лопастей уголками

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Общий вид расположения уголков, крепящих лопасти

Последовательность действий изготовления турбины:

  1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
  2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
  3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
  4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
  5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
  6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
  7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Описание изготовления ротора ветрогенератора

Разметка роторов с помощью бумажных шаблонов

Последовательность действий по изготовлению ротора:

  1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
  2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
  3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве “тестера полярности” можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
  4. Крепление магнитов на основании ротора

  5. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
  6. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
  7. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
  8. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
  9. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Описание изготовления статора ветрогенератора

Изготовление статора – это очень трудоемкая часть процесса изготовления ветрогенератора. Можно, конечно попробовать купить готовый статор (его еще надо найти у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Катушка статора

Статор ветрогенератора – электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:

  • 320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В * 120 об/мин.
  • 160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В * 140 об/мин.
  • 60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В * 120 об/мин.

Вручную наматывать катушки – это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки рекомендуется изготовить простое приспособление – намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособление для намотки катушек

Приспособление сделано из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Приспособление для намотки катушек, сделанное из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Крупный вид приспособления для намотки катушек

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, или возможно у вас уже имеется готовый.

После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Подробный вид приспособления для намотки катушек

Схема соединения катушек статора

Внимание!

Категорически запрещается подключать домашние бытовые потребители напрямую к ветрогенератору во избежании выхода их из строя! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Схема соединения катушек статора

Последовательность действий соединения катушек:

  1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
  2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
  3. Выберите одну из следующих конфигураций:
  • А. Конфигурация «звезда». Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.
  • B. Конфигурация «треугольник». Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.
  • C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.
  1. На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
  2. Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
  3. Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Изготовление статора

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше – места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Вокруг катушек помещается стеклоткань

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор, залитый эпоксидкой с кронштейном

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Изготовление кронштейна статора

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

Крепление оси

Эскиз (чертеж) кронштейна

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

Шпилька с гайками и втулкой

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами . Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Окончательная сборка генератора

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

Сборочный чертеж генератора

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).

На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

Ротор и статор

Процесс сборки:

  1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место.
  2. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.
  3. Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.
  4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.
  5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.
  6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.

Этапы сборки генератора

Генератор готов!

Генератор будущего ветрогенератора в сборе

После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так, ка на рисунке выше.

Установка и крепление клемм

Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Установка клемм

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соединительной платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.
Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

Мостовой выпрямитель

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Рекомендации по выбору места установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора – достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы «любят» когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.

Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).

Немного о механике ветрогенератора

Как известно, ветер возникает из-за разности температур поверхности земли. Когда ветер вращает турбины ветрогенератора, он создает три силы: подьемную, торможения и импульсную. Подьемная сила обычно возникает над выпуклой поверхностью и является следствием разности давлений. Сила торможения ветра возникает за лопастями ветрогенератора, она является нежелательной и тормозит ветряк. Импульсная сила возникает из-за изогнутой формы лопастей. Когда молекулы воздуха толкают лопасти сзади, то им некуда потом деваться и они собираются позади них. В результате, они толкают лопасти в направлении ветра. Чем больше подьемная и импульсная силы и меньше сила торможения, тем быстрее лопасти будет вращаться. Соответственно вращается ротор, который создает магнитное поле на статоре. В результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Скачать схему расположения магнитов

— cxem.net —

Комментарии:

Что такое газ БраунаХронология водородных топливных элементов

Переработка поможет избежать попадания лопастей ветряных турбин на свалки

Ветряные турбины помогли этому фермеру выйти на пенсию

Том Каннингем говорит, что дополнительный доход, который он получает, сдавая свою землю в аренду ветряной электростанции, помог ему и его жене выйти на пенсию

Джаспер Кольт, США СЕГОДНЯ

Утверждение: лопасти ветряных турбин не могут быть переработаны

Поскольку США продолжают наращивать свою инфраструктуру ветряной энергетики, в социальных сетях распространяется заявление, в котором ставится вопрос о том, насколько экологична эта альтернативная энергия.

Наряду с изображением бульдозера, закапывающего лопасти ветряных турбин, в сообщении говорится: «Эти лопасти необходимо утилизировать, и в настоящее время нет способа их переработки (sic). Вот как работает зеленая энергия!»

Версией мема от 5 ноября на Facebook поделились более 200 раз за 10 дней.

Но это не совсем так.

Верно, что выведенные из эксплуатации лопасти ветряных турбин часто выбрасываются на свалки.

Изображение в меме показывает, как лезвия закапывают на региональной свалке Casper в Вайоминге​​​​​​​​.Снимок был сделан фотографом Бенджамином Расмуссеном и опубликован в статье Bloomberg об отходах от лезвий в феврале 2020 года.

Тем не менее, эксперты говорят, что есть способы их переработки – хотя эта технология еще не реализована в больших масштабах.

Специальный доступ для абонентов! Нажмите здесь, чтобы зарегистрироваться в нашем текстовом чате для проверки фактов 

USA TODAY связались с пользователями социальных сетей, которые поделились заявлением.

Пользователь Твиттера @CharlesHawtrey3 признал, что лезвия потенциально могут быть переработаны.«Некоторые компании говорят, что утилизируют лезвия, но… количество, которое они перерабатывают, минимально», — сказал пользователь USA TODAY в прямом сообщении.  

Лопасти ветряных турбин уже сейчас могут быть переработаны, хотя эта практика не получила широкого распространения. Это означает, что многие лезвия, которые сейчас выводятся из эксплуатации, были изготовлены пару десятилетий назад.

В то время они не были разработаны с учетом вторичной переработки, Казем Фаязбахш, доцент Университета Райерсона, рассказал USA TODAY.Они имеют химический состав, который затрудняет их разделение на составляющие компоненты в конце срока службы.

Однако существует множество современных примеров успешной переработки лопастей ветряных турбин.

Фаязбахш опубликовал документы, документирующие успех его команды в создании сырья для 3D-печати из переработанных лопастей ветряных мельниц. Он говорит, что они также основали компанию Fibrecycle Materials Corp., чтобы коммерциализировать этот процесс.

Global Fiberglass Solutions является U.S., который работает над расширением своей запатентованной технологии переработки лопастей ветряных турбин, сообщил USA TODAY генеральный директор Дон Лилли. На веб-сайте компании рекламируются различные переработанные продукты, такие как строительные материалы и железнодорожные шпалы.

«Лопасти ветряных мельниц могут быть переработаны», — сказал USA TODAY Карл Инглунд, технический директор Global Fiberglass Solutions и адъюнкт-профессор Университета штата Вашингтон. «Мы доказывали это снова и снова».

Энглунд опубликовал несколько статей, в которых задокументировал свои успехи в переработке лопастей ветряных турбин.

Датская компания Miljøskærm успешно внедрила шумозащитные экраны, изготовленные из переработанных лопастей ветряных турбин, по словам генерального директора компании Якоба В. Нильсена.

Он сказал, что продукты его компании в настоящее время доступны для покупки, и они продолжают расширять свой бизнес.

«Мы рассматриваем нашу звукоизоляционную и шумозащитную продукцию как первый шаг в развитии более широкого ассортимента продукции», — сказал он USA TODAY в электронном письме. «В настоящее время мы находимся в процессе разработки продуктов с интересным коммерческим потенциалом.   

Загвоздка здесь в том, что, хотя утилизация лопастей ветряных турбин технически возможна, захоронение на свалке во многих случаях остается наиболее экономичным и доступным вариантом.

«Теперь ученые-физики и материаловеды могут перерабатывать лопасти, — сообщил в электронном письме USA TODAY Эрик Ланц, менеджер по анализу ветра в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. ценность переработанных материалов и улучшить экономику процессов.

Проверка фактов: Шторм повредил ветряную турбину в Техасе, а не жара

Энглунд также указал на отсутствие поддержки инвесторов как на потенциальное препятствие даже после того, как технология станет жизнеспособной в масштабе.

Ветряные компании обязуются утилизировать лопасти турбин

Если выведенные из эксплуатации лопасти ветряных турбин будут продолжать выбрасываться, 2,2 миллиона тонн могут оказаться на свалках США к 2050 году, согласно исследованию, проведенному Обрином Купером, исследователем машиностроения в National Renewable. Энергетическая лаборатория.

Эта сумма «нетривиальна, но она также является одним из многих значительных источников потенциальных потерь в экономике», — сказал Куперман USA TODAY в электронном письме.

Например, Агентство по охране окружающей среды сообщает, что только в 2018 году на свалки США было выброшено почти 27 миллионов тонн пластика. Это количество более чем в десять раз превышает количество отходов от лопастей ветряных мельниц, которые могут накопиться к 2050 году.

Тем не менее, промышленность ищет способы ограничить эти отходы.

Европейская группа ветроэнергетики WindEurope призвала к 2025 году ввести общеевропейский запрет на утилизацию лопастей ветряных турбин на свалках.

Компания GE Renewable Energy объявила о заключении соглашения с немецкой компанией neowa на переработку списанных лезвий. neowa перерабатывает лопасти ветряных турбин в продукт, используемый для замены песка в производстве цемента, сообщил USA TODAY генеральный директор Франк Кролл в электронном письме.

Шведская коммунальная компания Vattenfall, как сообщается, обязалась немедленно прекратить выбрасывать лопасти на свалки и утилизировать все выведенные из эксплуатации лопасти к 2030 году. ” согласно пресс-релизу от июня 2021 года.

Проверка фактов: «Критика ветряных мельниц» — это неверная цитата, ошибочно приписываемая Томасу Гомеру-Диксону. разум.

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии создали более пригодный для вторичной переработки прототип лопасти с использованием «технологии материалов, которая активно исследуется в больших масштабах и, вероятно, будет принята в промышленности», – Робин Мюррей, исследователь машиностроения в лаборатории, сообщил USA TODAY по электронной почте.

В сентябре испанская компания Siemens Gamesa, занимающаяся возобновляемыми источниками энергии, также объявила о создании новой турбинной лопатки, которую легче перерабатывать.

Наша оценка: Отсутствует контекст

На основании нашего исследования мы оцениваем ОТСУТСТВУЕТ КОНТЕКСТ заявление о том, что лопасти ветряных турбин не могут быть переработаны, поскольку без дополнительной информации оно может ввести в заблуждение. Лезвия технически могут быть переработаны, и для этого предпринимается множество небольших усилий. Но практика не получила широкого распространения из-за дороговизны предприятия и отсутствия инфраструктуры.

Наши источники для проверки фактов:

  • Resources, Conservation, and Recycling, 1 февраля, Материал лопастей ветряных турбин в США: количество, стоимость и варианты окончания срока службы
  • Казем Фаязбахш, 12 ноября , Интервью с USA TODAY
  • Fast Company, 10 сентября, Эта гигантская лопасть ветряной турбины может быть переработана
  • CNBC, 7 сентября, Гигант ветряных турбин Siemens Gamesa заявляет о первом в мире переработке лопастей
  • Siemens Gamesa, 7 сентября , Siemens Gamesa является пионером в области кругового движения ветра: выпуск первой в мире лопасти ветряной турбины, пригодной для вторичной переработки, для коммерческого использования на шельфе
  • Miljøskærm, по состоянию на ноябрь.15, Products
  • Джейкоб Нильсен, 15 ноября, обмен электронной почтой с USA TODAY
  • Don Lilly, 15 ноября, интервью с USA TODAY
  • Global Fiberglass Solutions, по состоянию на 18 ноября, веб-сайт
  • Reuters, 12 октября, Шведская компания Vattenfall прекратит отправку лопастей ветряных турбин на свалку
  • Ørsted, 6 февраля, Ørsted обязуется обеспечить устойчивую переработку лопастей ветряных турбин
  • Reuters, 16 мая, конец отходов ветровой энергии? Vestas представляет технологию переработки лезвий
  • Materials, Nov.27, 2019, Переработанные стекловолоконные композиты из отходов ветряных турбин для сырья для 3D-печати: влияние содержания волокна и интерфейса на механические характеристики
  • GE Renewable Energy, 10 июня, GE Renewable Energy объявляет о заключении соглашения о выводе из эксплуатации и переработке наземных ветряных турбин с neowa
  • Bloomberg, 5 февраля 2020 г., Лопасти ветряных турбин не могут быть переработаны, поэтому они накапливаются на свалках
  • Карл Инглунд, 16 ноября, интервью USA TODAY
  • Обрин Куперман, ноябрь.11–16, обмен электронной почтой с USA TODAY
  • Робин Мюррей, 11–16 ноября, обмен электронной почтой с USA TODAY
  • Эрик Ланц, 16–18 ноября, обмен электронной почтой с USA TODAY
  • Waste Management, 2 марта, 2018, Переработанные лопасти ветряных турбин в качестве сырья для композитов второго поколения
  • Повышение ценности отходов и биомассы, 4 апреля 2019 г., Экструдированные армированные волокном композиты, изготовленные из переработанного материала лопастей ветряных турбин
  • Carbon Rivers, по состоянию на 16 ноября, веб-сайт
  • WindEurope, 16 июня, Ветроэнергетика требует общеевропейского запрета на захоронение лопастей турбин
  • NREL, ноябрь 2019 г.1, NREL изучает инновационный подход к производству лопастей ветряных турбин следующего поколения
  • Фрэнк Кролл, 16-17 ноября, обмен электронной почтой с USA TODAY
  • EPA, по состоянию на 17 ноября, Национальный обзор: факты и цифры о материалах, Переработка
  • USA TODAY, 12 февраля. В 2020 году ветроэнергетика стала «знаменательным годом». Вот что это означает для климатического плана Джо Байдена. армированные нити для использования в аддитивном производстве
  • WindEurope, по состоянию на нояб.18, веб-сайт
  • neowa, по состоянию на 18 ноября, веб-сайт
  • USA TODAY, 17 февраля, проверка фактов: замерзшие ветряные турбины не заслуживают всей вины за отключения электроэнергии в Техасе

Спасибо за поддержку нашей журналистики. Вы можете подписаться на наше печатное издание, приложение без рекламы или электронную копию газеты здесь.

Наша работа по проверке фактов частично поддерживается грантом Facebook.

От пластиковой бутылки до лопасти ветряной турбины

Создание устойчивого бизнеса требует понимания всего жизненного цикла продукта.Изучая материалы лопастей, инженеры стремятся улучшить производительность и качество, одновременно снижая затраты и воздействие на окружающую среду.

Технологии и сотрудничество играют ключевую роль в обеспечении устойчивости нашей продукции. У нас есть ряд реализованных инициатив, направленных на решение проблем, связанных с окончанием срока службы, когда лопасти наших ветряных турбин выводятся из эксплуатации, чтобы уменьшить объем выбросов, но нам также необходимо тщательно учитывать влияние, которое мы можем оказать на ранних стадиях.

Конструкция и материалы сердцевины дают прекрасную возможность использовать в наших лезвиях материалы, пригодные для вторичной переработки.
 

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Традиционно основной ламинат лопасти ветряной турбины состоит из пробкового дерева, легкого и прочного материала, зажатого между слоями стекловолокна. Хотя он обладает прочными свойствами материала, у него есть некоторые недостатки. Как материал, на него влияет сезонность, и с точки зрения цепочки поставок он поступает только из двух основных регионов мира.

Чтобы обеспечить большую гибкость цепочки поставок при производстве лопастей, LM Wind Power в течение последних нескольких лет работала со своими поставщиками над заменой бальзы в качестве основного материала на ПЭТ.

ПЭТ (полиэтилентерефталат) представляет собой пластиковый полимер, обычно используемый в упаковке продуктов питания и напитков. Он также может быть переработан (известен как R-PET), и хотя его свойства материала отличаются от свойств бальзы, процесс инфузии во время изготовления лезвий еще больше укрепляет листы пенопласта.

В 2014 году мы начали использовать вспененный полиэтилентерефталат в срезных полотнах лезвий, и с тех пор его использование неуклонно набирает обороты.

«В то время ПЭТ был незрелым материалом. Поэтому перед тем, как использовать его в наших лезвиях, перед нами стояла задача научиться работать с ним, а также с поставщиками, которые все еще выясняли, как его производить.Обширное межфункциональное сотрудничество с командами по стрессу, композитам, инженерии, качеству и снабжению позволило тщательно проверить материал, и к 2017 году мы разработали нашу первую 40-метровую лопасть с полным пенопластом ПЭТ в качестве основного материала вместо бальзы», — сказал Пол Дансеро. , старший менеджер отдела материаловедения.
 

ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЭТ

Сегодня команда расширяет масштабы производства, выпуская вспененный ПЭТ в лопастях длиной более 80 метров, а перерабатываемый основной материал теперь составляет почти 60% выпускаемой нами продукции.И из них большая часть изготовлена ​​из R-PET, поскольку с самого начала лезвие уже содержит переработанный материал.
 

СОТРУДНИЧЕСТВО С ПОСТАВЩИКАМИ

Перспективное планирование и тесное сотрудничество с поставщиками являются важнейшей частью обеспечения безопасности цепочки поставок.

«В 2019 году наблюдался огромный дефицит бальсы для ветроэнергетики из-за возросшего спроса. Несколько производителей были вынуждены остановить производство из-за нехватки бальзы. При этом нам удалось сохранить производство с ростом на 30% благодаря получению больших объемов ПЭТФ.Мы аттестовали и используем цепочки поставок ПЭТ в нескольких регионах, укрепляя поставки на наши заводы по всему миру», — сказала Анна Илиева Пенева, старший менеджер Global Sourcing Core Commodity.

«Многие из наших поставщиков бальзы расширились до производства ПЭТ и Р-ПЭТ, поэтому мы можем развивать наши существующие отношения, а также развивать новых партнеров и расширять цепочку поставок», — сказала Анна.

Это оказалось полезным во время проблем, связанных с ситуацией с пандемией 2020 года, когда возникли дополнительные проблемы с цепочкой поставок бальзы.Планирование, гибкость и опытные команды, которые знали, как работать с бальзой и ПЭТ, позволили увеличить производство лезвий на ПЭТ, чтобы смягчить дефицит и влияние на затраты.

«Имеет смысл иметь больше инструментов в наборе инструментов. В конце концов, мы можем быть более конкурентоспособными с точки зрения затрат и уровней производительности, чтобы удовлетворить потребности наших клиентов», — добавил Пол.

 

Фото — Старший менеджер Поль Дансеро перед первой лопастью LM Wind Power с сердцевиной из вспененного ПЭТ, 2017 год.

Можем ли мы перепрофилировать старые лопасти ветряных турбин?

Ветряные турбины — фантастический, дешевый, возобновляемый источник энергии. Однако ничто не вечно, и со временем лопасти ветряных турбин устают и подлежат замене. Тогда возникает вопрос, что делать с этими гигантскими отходами. К счастью, множество проектов изучают именно эти возможности.

Сложная проблема утилизации

Около 85% современных ветряных турбин подлежат вторичной переработке.Проблема в том, что ветряк лопастей в настоящее время не имеет. Лопасти служат от 20 до 25 лет и обычно изготавливаются из стекловолокна или углеродного волокна. Эти композитные материалы, состоящие из высокопрочных волокон, вставленных в полимерную матрицу, невероятно трудно перерабатывать, как мы обсуждали ранее. В отличие от металлов или пластмасс, их нельзя просто расплавить, чтобы превратить в новый материал. Соедините это с тем фактом, что лопасти ветряных турбин огромны, часто достигают 300 футов в длину, и проблема усложняется.Их трудно и дорого перевозить, а также трудно измельчать.

Кажется, из лопасти ветряной турбины можно легко построить навес для велосипедов. Фото: Siemens Gamesa

Таким образом, проект Re-Wind больше ориентирован на повторное использование, чем на переработку. Вместо того, чтобы тратить энергию и время на переработку лопастей турбины обратно в повторно используемое сырье, проект исследует возможности, при которых лопасти могут быть модифицированы и перепрофилированы, оставаясь в основном в своей существующей форме.

На данный момент было предложено множество проектов.Пожалуй, самым простым является проект производителя ветряных турбин Siemens Gamesa. Компания взяла бывшую в употреблении лопасть ветряной турбины и превратила ее в гладкий и современный навес для велосипедов в Дании.

Лезвие было вырезано и сформировано таким образом, чтобы эффективно защищать от ветра и дождя, и его можно было быстро установить как единую сборную деталь на пару изготовленных на заказ металлических опор. Конечно, это быстрый и простой способ построить сарай или укрытие, но вряд ли это решение будет хорошо масштабироваться.Как отмечает сама компания, это «мелкомасштабное решение», но, тем не менее, оно эффективно использует несколько лезвий.

Проект Re-Wind нацелен на более широкое использование, и концепция BladePole является одной из самых интересных. Цель состоит в том, чтобы повторно использовать лопасти ветряных турбин в качестве опор для электропередач. В документе на эту тему, опубликованном Re-Wind, подчеркивается тот факт, что хотя прочность и жесткость лопаток турбины теряются из-за усталостных нагрузок в течение срока их службы, это составляет всего порядка 10-20% к моменту выхода из эксплуатации.В таком приложении, как опора электропередач, динамическая нагрузка будет значительно меньше, а общие статические нагрузки также ниже. Таким образом, лезвия потенциально могут прожить вторую жизнь в этом приложении.

Предлагаемая конструкция опоры электропередач, построенной из бывшей в употреблении лопасти ветряной турбины. Предоставлено: Alshannaq, Bank, Scott and Gentry, 2021

Однако есть некоторые оговорки. Чтобы быть эффективными в масштабе и не доставлять инженерам коммунальных служб больших головных болей, в идеале перепрофилированные таким образом лезвия должны иметь одинаковый размер, форму и конструкцию.Учитывая большое разнообразие ветряных турбин, установленных по всему миру, это не так. Однако это не столько непреодолимое препятствие, сколько дополнительное разочарование в усилиях по повторному использованию. Однако, если коммунальное предприятие использует большое количество одних и тех же турбин, оно может повторно использовать свой собственный поток отходов для построения своей сети в будущем. Это потенциально очень аккуратное решение.

В разработке находятся и другие концепции, например, использование лезвий в строительстве.Проект Re-Wind исследовал такие идеи, как использование секций лопастей в качестве кровли для небольших домов или в качестве балок для строительства небольших мостов длиной менее 50 м. Пока эти попытки остаются в основном спекулятивными.

Однако при более серьезных структурных применениях возникает несколько проблем. В статье Куллберга и Найгрена, 2020 г., отмечается, что производители ветряных турбин держат более мелкие детали конструкции своих лопастей в строго охраняемых секретах. Это сводит на нет усилия по правильной разработке новых проектов с использованием лезвий, поскольку трудно провести точные расчеты без надлежащего знания используемых материалов.Существует также проблема повреждения и усталости лезвия, которое может возникнуть в процессе эксплуатации. Трещины или другие дефекты могут образоваться со временем, и одно использованное лезвие может быть не таким прочным, как другое. Таким образом, в конструкциях должны были бы использоваться консервативные коэффициенты безопасности, или необходимо было бы тщательно проверять лопасти, чтобы убедиться, что они пригодны для повторного использования в конструкционных приложениях. Перспектива дальнейшей деградации композитных деталей, уже подвергавшихся 20-летнему воздействию УФ-излучения и погодных условий, также должна учитываться.

Неопределенное будущее

Визуализация предлагаемого проекта моста через зеленую дорожку в Корке, Ирландия. Проект надеется отсрочить утилизацию использованных компонентов лопасти на 60 лет, но на данном этапе остается спекулятивным. Предоставлено: Re-Wind Project

Однако это не остановило все проекты повторного использования, например, на игровой площадке Wikado в Роттердаме, Амстердам, где старые лезвия нашли широкое применение. Однако несколько бегающих детей — это не совсем та нагрузка, которую может испытывать мост или другое сооружение.Таким образом, производителям ветряных турбин и инженерам, вероятно, придется научиться работать вместе, если бывшие в употреблении лопасти турбин будут массово использоваться в строительстве.

Возможно, проблема вторичной переработки композитных материалов решена, и, таким образом, усилия по повторному использованию будут играть лишь незначительную роль в утилизации лопастей ветряных турбин в будущем. Усилия, такие как RecycleBlade от Siemens Gamesa, надеются сделать именно это, используя новые передовые смолы, чтобы облегчить восстановление сырья. Однако в настоящее время исследования по переработке и повторному использованию потоков будут продолжаться до тех пор, пока не будет найден жизнеспособный путь вперед.А пока ожидайте увидеть некоторые творческие усилия, в которых эффективно используются эти гигантские составные структуры!

[Основное изображение: Ветряная электростанция Джимпир от Музаффара Бухари CC-BY-SA 2.0]

Работа по перепрофилированию лопастей ветряных турбин делает Канзас лидером «зеленой» экономики

The Kansas Reflector приветствует авторские статьи, разделяющие нашу цель — расширить обсуждение того, как государственная политика влияет на повседневную жизнь людей в нашем штате.Шона Бетелл — независимый эссеист/журналист, рассказывающая о людях и местах Канзаса, Небраски и Миссури.

Я помню, как впервые увидел ветряк.

Я только что выехал из каньона в Юте в открытую долину. Там стояли три массивных, томно вращающихся предвестника будущего. Это были первые дни ветроэнергетики, и я нашел механические конструкции не только очаровательными, но и художественными в их чистых, белых, элегантных формах. Сегодня на наших западных равнинах турбины стали вездесущей частью ландшафта, и, несмотря на такие разногласия, как смертность птиц и шумовое загрязнение, я горжусь тем, что Канзас является лидером в области экологически чистой энергии.

Однако с этим обилием турбин возникает проблема, что делать с сотнями тысяч лопастей, когда они выходят из строя. Изготовленные из армированного волокнами полимера, лезвия не подлежат биологическому разложению и переработке. В настоящее время большая часть из них либо оказывается на свалках в штатах, где достаточно места для их вывоза, либо сжигается. Оба варианта имеют неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Тем не менее, предпринимаются усилия по поиску инновационных способов перепрофилирования этих лопаток турбины, и некоторые из этих инноваций происходят в Канзасе.

Благодаря гранту Национального научного фонда Enel Green Power North America, расположенная в Ленексе и управляющая ветряными электростанциями Smoky Hills I и II, расположенными в округе Линкольн, и Re-Wind, международная организация, занимающаяся поиском альтернативных способов использования выведенных из эксплуатации лопастей, сотрудничают изучить перепрофилирование лезвий для использования в качестве опор.

«Стекловолокно, похожее на корпус лодки, очень легкое и обладает удивительными прочностными характеристиками», — говорит Рассел Джентри, доцент кафедры архитектуры и гражданского строительства Технологического института Джорджии и руководитель проекта по исследованиям.«Но по своей природе сложно отделить волокна от смолы, что затрудняет переработку».

Рассел Джентри, адъюнкт-профессор архитектуры и гражданского строительства Технологического института Джорджии, и студентка Хлоя Кирники стоят на ветряной электростанции Смоки-Хиллз в округе Линкольн. (Re-Wind)

Однако, по словам Джентри, материал лезвия можно разрезать и слегка изменить форму, что позволяет сохранить его структурную жизнеспособность.

Исследование, проведенное Re-Wind.info, также объясняет, что срок службы лопасти турбины составляет от 20 до 25 лет, прежде чем она будет выведена из эксплуатации.Однако за это время долговечность стекловолокна может уменьшиться только на 10-20% по сравнению с его первоначальным состоянием, а это означает, что существуют приложения второй жизни, для которых материал можно безопасно переработать.

«Канзас — это центр ветровой и возобновляемой энергии, — сказал Джентри. «Я думаю, что на Среднем Западе возникнет потребность в подключении этой энергии к национальной сети».

Он рассматривает BladePole как средство удовлетворения этой потребности. Он также объясняет, что наиболее экономически выгодно использовать лезвия в том же регионе, где они получили свою первую жизнь, потому что лезвия имеют длину до 200 футов, а транспортировка на большие расстояния будет чрезвычайно дорогой.

«Мы знаем, что в настоящее время нет серебряной пули для решения этих проблем, — сказала Бет Мерфи, аналитик по инновациям в Enel и руководитель проекта партнерства с Re-Wind, — поэтому мы активно изучаем несколько типов решений для ответственного обращение с лопастями ветряных турбин».

Далее Мерфи говорит, что сильные ветровые ресурсы штата и доступная земля позволили Enel Green Power сделать значительные инвестиции в Канзасе. Новые технологии позволят компании и дальше инвестировать в нашу устойчивую экономику.

Имея это в виду, Enel и Re-Wind всегда ищут новые идеи для лопастей, и Джентри говорит, что недавно он встретился с землевладельцем в округе Линкольн, у которого были отличные идеи о том, как можно перепрофилировать лопасти турбины. используется в сельском хозяйстве.

«Сообщество ветроэнергетики настоятельно призывает прислушиваться к своим заинтересованным сторонам, — сказал Джентри.

В рамках этого сотрудничества землевладельцы и государство в целом могут извлечь выгоду из экономики замкнутого цикла, в которой вторая жизнь материала уже задумана и адаптирована к моменту окончания его первой жизни.

Джентри не уверен, сколько времени пройдет, прежде чем BladePole может быть запущен в обращение, потому что, помимо структурной жизнеспособности, существуют сложности оценки рисков, связанных с прокладкой линий электропередач. Они должны быть завершены, прежде чем коммунальные предприятия захотят подписаться на использование технологии, и это правильно.

Однако информация, полученная в результате этих исследований, будет также использоваться для других проектов Re-Wind, что сделает Канзас постоянным лидером в отрасли возобновляемых источников энергии и активным участником движения к устойчивой, чистой экономике.

Через раздел мнений Kansas Reflector работает над тем, чтобы усилить голоса людей, затронутых государственной политикой или исключенных из публичных дебатов. Информацию, в том числе о том, как отправить собственный комментарий, можно найти здесь.

Можно ли перерабатывать лопасти ветряных турбин? (И являются ли они биоразлагаемыми?)

Вы можете сколько угодно преуменьшать это, но электричество — это то, без чего мы, люди, не можем обойтись. На протяжении десятилетий это имело решающее значение для развития во всех уголках мира.И ежегодно изыскиваются новые пути развития того, как он генерируется.

К счастью, несколько десятилетий назад было обнаружено, что с помощью ветра всегда можно генерировать электричество. Этот способ производства электроэнергии является инновационным и устойчивым, поскольку он не создает серьезной проблемы для окружающей среды (в отличие от традиционных способов, которые сложным образом связаны со сжиганием ископаемого топлива и выбросом токсичного топлива в атмосферу).

Это относительно новое открытие привело к производству и использованию ветряных турбин с тяжелыми лопастями, которые представляют собой материал, используемый для выработки электроэнергии с использованием скорости и направления ветра.Без сомнения, многие страны мира, включая Америку, переняли этот процесс и начали массово производить ветряные турбины для выработки электроэнергии.

Хотя это хорошо из-за его устойчивости в окружающей среде, есть еще одна проблема, связанная с окружающей средой, которая была поднята. И это то, что было бы последствием лопастей ветряной турбины. Эти лопасти ветряных турбин не будут служить вечно; их нужно было бы изменить в какой-то момент. Итак, вопрос в том, когда это произойдет, что дальше?

Этот большой вопрос исследует этот пост.Следовательно, мы рассматриваем, можете ли вы перерабатывать лопасти ветряных турбин и являются ли они биоразлагаемыми. Мы также учитываем, являются ли лопасти ветряных турбин токсичными и накапливаются ли они на свалке. Наконец, мы рассматриваем срок службы этих лезвий и то, что вы можете с ними делать.

Итак, погрузитесь и наслаждайтесь постом!

Можно ли перерабатывать лопасти ветряных турбин?

Ветряные турбины на протяжении многих лет были одним из самых популярных материалов в разных странах.Практически все страны мира хотят иметь устойчивые средства производства электроэнергии для своих граждан. И это средство замысловато включает в себя использование лопастей ветряных турбин. Но тогда эти лопасти ветряных турбин не будут служить вечно. Итак, если они этого не сделают, что будет с ними дальше? Вы можете их переработать? Или вы о них забыли? Что ж, ответ на этот вопрос — то, что мы предлагаем в этом сегменте.

Какими бы большими ни были ветряные турбины, их лопасти не подлежат переработке. Да, это выглядит уже как предательство, но, может быть, если вы знаете, почему это так, вы будете думать иначе.Как обычно, давайте рассмотрим, почему это так.

Обычно ветряные турбины изготавливаются из металлов, пригодных для повторного использования всеми способами. Но лезвия имеют другой материал. Лопасти изготовлены из стекловолокна и некоторых других композитных материалов. Это сделано для того, чтобы лопасти ветряных турбин были облегченными для легкого и плавного движения. Хотя такое положение вещей служит цели, для которой были созданы лопасти ветряных турбин, утилизация является проблемой.

Во-первых, композитные материалы делают невозможным переработку лопастей ветряных турбин.Это связано с тем, что разделение различных материалов довольно сложно, и даже если это возможно, это потребует больших усилий от перерабатывающей компании.

Помимо этого существует проблема поломки лопастей ветряных турбин перед их утилизацией. Если вы сталкивались с ветряными турбинами раньше, вы должны быть в состоянии засвидетельствовать, насколько гигантскими являются их лопасти. В среднем длина лопасти ветряка составляет около пятидесяти метров; это почти то же самое, что и среднее поле в Америке.Это само по себе представляет собой проблему разделения всей лопасти для переработки, поскольку лопасть ветряной турбины целиком не может быть помещена в машину для переработки.

Но с другой стороны, эти лопасти ветряных турбин хорошо сконструированы, чтобы противостоять силе ветра. Смысл этого в том, что даже если бы он был пригоден для вторичной переработки, потребовалось бы много усилий и ресурсов, чтобы разбить его на части. Кроме того, поскольку ветряные турбины обычно располагаются далеко от жилых или коммерческих районов, возникает проблема транспортировки.

Что-то такое огромное, как лопасти ветряной турбины, невозможно перевезти без специальных грузовиков. Их также необходимо разрезать на части для удобства транспортировки. Для этого вам потребуются алмазные канатные пилы или канатные пилы с автомобильным креплением. Все это не так просто или доступно. Это затрудняет прием лопастей ветряных турбин на переработку станциями переработки.

Являются ли лопасти ветряных турбин биоразлагаемыми?

Знать, являются ли лопасти ветряных турбин биоразлагаемыми, важно для всех.Помимо того, что информация является золотой, она также повлияет на нашу позицию в отношении лопастей ветряных турбин и на то, насколько быстро мы сможем, в случае необходимости, найти альтернативу лопастям ветряных турбин. Но остается вопрос, являются ли лопасти ветряных турбин биоразлагаемыми.

Быстрый ответ на этот вопрос — сказать «Нет». Однако в целом мы можем подыграть галерее и сказать, что все биоразлагаемо. Но в какой степени это будет? Прежде чем мы придем к удовлетворительному ответу, нам нужно будет учесть время, необходимое для поломки лопастей ветряной турбины.

В основном лопасти ветряных турбин изготавливаются из стеклопластика и композитных материалов. Если бы это было только так, было бы лучше. Но если учесть огромные размеры лопастей ветряных турбин, то ваше мнение может измениться. Для чего-то, построенного из стекловолокна и композитных материалов, вы можете быть уверены, что пройдет очень много времени, прежде чем оно разложится, то есть, даже если оно разложится вообще.

Есть вероятность, что все когда-либо созданные лопасти ветряных турбин переживут нынешнее поколение и следующее еще до того, как начнут биоразлагаться.И, если учесть тот факт, что лопасти ветряных турбин строится все больше и больше, вы поймете, что для защиты окружающей среды еще предстоит пройти долгий путь.

Итак, как бы вам ни нравились лопасти ветряных турбин, они не подлежат вторичной переработке и не разлагаются биологическим путем в режиме реального времени.

Являются ли лопасти ветряных турбин токсичными?

Вы читали выше, что лопасти ветряных турбин не подлежат вторичной переработке, и требуется очень много времени, прежде чем они разлагаются биологическим путем. Прямо сейчас вы, вероятно, задаетесь вопросом, все ли это с лопастями ветряной турбины или может быть еще угол, который мы не учли.

Ну да, есть. В этом сегменте мы хотим рассмотреть вопрос о том, токсичны ли лопасти ветряных турбин. Знание этого во многом повлияет на то, как мы будем обращаться с лопастями ветряных турбин и их воздействием на окружающую среду.

Итак, к большому вопросу: токсичны ли лопасти ветряных турбин?

Многие утверждают, что лопасти ветряных турбин могут быть токсичными из-за материалов, используемых для их изготовления. Нет проблем со стекловолокном, но с добавлением композитных материалов для изготовления лопастей ветряных турбин.Эти композитные материалы часто содержат токсичные пластмассы, опасные для окружающей среды. Некоторые из этих пластиков содержат бисфенол А, очень опасный химикат . Фактически, в некоторых частях мира использование пластмасс, содержащих бисфенол А, запрещено.

Кроме того, они не подлежат вторичной переработке, и на их биоразложение уходят очень долгие годы, в результате чего со временем они становятся токсичными для окружающей среды. Такое положение вещей делает лопасти ветряных турбин прямо или косвенно токсичными для окружающей среды.

Лопасти ветряных турбин накапливаются на свалках?

Часто, прежде чем что-то скапливается на свалке, оно снова становится бесполезным и не может быть переработано. Для лопастей ветряных турбин, кажется, они удовлетворяют этим условиям. Поясним, что мы имеем в виду.

Как правило, через несколько лет лопасти ветряных турбин перестают использоваться, их снимают и заменяют новыми. Из-за их размера их необходимо разрезать на более мелкие части для обеспечения гибкости. После этого часто нет другого разумного использования, которому подвергаются ветряные турбины.Кто-то может подумать, что переработка должна предлагать блестящий вариант, но это не так. Лопасти ветряных турбин часто не принимаются на переработку на многих станциях из-за материалов, из которых они сделаны.

Это состояние не оставляет людям иного выбора, кроме как подумать о мусорных свалках. Выбор полигона для утилизации лопастей ветряных турбин был бы лучше, если бы лопасти легко ломались. Эти лопасти огромных размеров, сделанные из стекловолокна и композитных материалов, долгое время остаются на свалке.

В некоторых штатах некоторые из этих лопастей ветряных турбин закапывают, чтобы освободить место для других отходов. И, что еще хуже, не все свалки принимают лопасти ветряных турбин для захоронения. Таким образом, те немногие, кто соглашается, хранят только лезвия на своих свалках, потому что для их биоразложения требуются очень долгие годы, и от них не так много пользы.

Каков срок службы лопасти ветряной турбины?

Лопасти ветряных турбин не вечны.Как и все остальное, лезвия также имеют предел растяжения. Для средней лопасти ветряной турбины требуется около двадцати пяти лет для ее долговечности.

Хотя это довольно большой срок, не удивляйтесь, что уже более тысячи лопастей ветряных турбин ежегодно приходят в негодность в разных частях мира. Кроме того, может быть некоторая перенастройка, которая сделает лопасть ветряной турбины бесполезной. Это не зависит от того, отслужили ли лезвия свой срок службы или нет.

Итак, вот оно. Лопасти ветряных турбин могут прослужить до 25 лет в надлежащем состоянии. Она может быть меньше при вмешательстве каких-то запланированных или неожиданных факторов.

Что делать со старыми лопастями ветряных турбин?

До сих пор люди не понимают, что можно делать со старыми ветряными турбинами. Проблема везде одна и та же, потому что кажется, что ветры были специально созданы для той цели, которой они служат. А учитывая огромные размеры и проблемы с транспортировкой, люди не видят в этом никакой разумной пользы.Именно поэтому он постоянно скапливается на свалках.

Единственное повторное использование, связанное с ним, которое даже не популярно, — это его измельчение и смешивание с цементом для других целей. Это само по себе требует много ресурсов и энергии, прежде чем это будет сделано. Это в основном причина, по которой люди не рассматривают повторное использование.

Заключение

Энергия ветра является устойчивым средством производства электроэнергии, но косвенно оказывает негативное влияние на окружающую среду. Хотя мы мало что можем сделать, мы можем только призывать к более устойчивому производству материалов, используемых для изготовления лопастей ветряных турбин.Если они не могут быть переработаны, по крайней мере, они должны стать биоразлагаемыми за относительно короткое время.

Каталожные номера:

https://www.utilitydive.com/news/ge-announces-first-us-wind-turbine-blade-recycling-program-with-veolia/591869/#:~:text=The%20process%20will%20make %20ветер,материалы%20в%20%20цемент%20производство

https://blog.ucsusa.org/james-gignac/wind-turbine-blades-recycling#:~:text=About%2085%20percent%20of%20turbine, прочный%20достаточно%20to%20выдерживает%20штормы.

https://www.wind-watch.org/news/2020/05/07/not-so-green-energy-hundreds-of-non-recyclable-fiberglass-wind-turbine-blades-are-pictured-piling -up-in-landfill/#:~:text=Построено%20в%20выдерживает%20ураганы%20ветры,в%20%20США%20каждый%20год. 20break%20down%20over%20time.

Toxic Shock: Millions of Wind Turbine Blades Leave Poisoned Landfill Legacy For Generations To Come

Как меняются материалы и производство лопаток, чтобы не отставать от более крупных турбин?

Передовые материалы и производственные процессы позволяют эффективно и экономично использовать лопасти при установке более высоких башен и более крупных ветряных турбин.(Фото: Composites One)

За последние пару лет ветроэнергетика установила рекорды по установке. По данным Глобального совета по ветроэнергетике, эта тенденция может сохраниться, поскольку в ближайшие пять лет глобальная ветроэнергетика, по прогнозам, удвоится. Эта тенденция роста частично связана с развивающимся рынком оффшорной ветроэнергетики и более крупными ветряными турбинами с более длинными лопастями.

«За последние 10 лет ветроэнергетика увеличивает длину лопастей примерно на 6,5 футов в год», — сказал Марк Кирк, CCT, менеджер по продажам ветровой энергии в Composites One.«Это увеличение длины позволило отрасли увеличить производство за счет использования более крупных турбин и, следовательно, снизить стоимость энергии».

Однако, чем длиннее лезвие, тем выше надежность и стабильность. Кирк считает, что материалы и производство позволяют лопастям турбин идти в ногу с постоянно растущими башнями. «Благодаря композитным материалам лопасти могут вращаться быстрее и улавливать ветер с меньшей скоростью. Композиты предлагают производителям ветряных электростанций прочность и гибкость в обработке, а также легкость материала», — говорит он.

Композиты изготовлены из двух или более материалов с разными физическими или химическими свойствами, которые при комбинировании не полностью смешиваются, но вместе становятся прочнее и долговечнее. Материалы для производства лопастей ветряных турбин включают полиэфирные смолы, армированные стекловолокном, эпоксидные смолы, армированные стекловолокном, и эпоксидные смолы, армированные углеродным волокном.

«Сочетание стекловолокна со смоляной матрицей приводит к получению композитов, которые являются прочными, легкими, устойчивыми к коррозии и стабильными по размерам.Они также обеспечивают хорошую гибкость конструкции и высокую диэлектрическую прочность и, как правило, требуют более низких производственных затрат», — говорит Кирк, который указывает, что высокопрочные композитные материалы, такие как углеродное волокно и эпоксидные смолы, теперь также используются для высокопроизводительных лопастей. .

«Современные лопатки и компоненты турбин должны соответствовать строгим механическим свойствам, таким как высокая жесткость и сопротивление кручению и усталости. В дополнение к этим механическим свойствам готовый продукт должен обладать отличной коррозионной стойкостью и устойчивостью к высоким температурам.Композитные материалы во многих случаях могут обеспечить большую жесткость и меньший вес готовых деталей», — добавляет он.

Но это еще не все. Благодаря своей гибкости композитные материалы облегчают ремонт ветроэнергетикам и обеспечивают более длительный срок службы лопастей. Материалы также могут быть использованы для других компонентов турбины. «Переход к композитным крышкам гондол, композитным обтекателям и, в некоторых случаях, к более совершенному формованию этих композитных компонентов также снизил общий вес агрегатов по сравнению с традиционными сталью и алюминием, поэтому затраты на турбины снижаются.

Материалы составляют более 90% производственных затрат на лопасти, поэтому, если турбины хотят успешно увеличиваться в размерах, ключевое значение имеет снижение затрат. «Сегодняшняя ветроэнергетика ставит перед собой четкую задачу, — говорит Алексис Крама, вице-президент LM Wind Power по развитию шельфа. «Отрасль должна увеличить годовое производство энергии и снизить затраты за счет инноваций в использовании материалов и технологий производства, при этом учитывая надежность и эффективное обслуживание турбин во время эксплуатации.

Он говорит, что по мере того, как лопасти турбин становятся длиннее и разрабатывается больше оффшорных проектов, спрос на более высокую надежность и более низкие затраты со стороны разработчиков ветряных электростанций будет только расти. «Создание более крупных лопастей ставит новые задачи проектирования, которые во многом включают переосмысление материалов, структуры и других характеристик. Лопасти ротора, возможно, являются одним из самых влиятельных элементов с точки зрения стоимости энергии».

Наряду с созданием самого длинного на сегодняшний день клинка в мире (88.4 метра — в настоящее время лопасть проходит испытания для проверки продукта в Дании), LM Wind Power недавно представила исследование концепции модульного формования лопастей для повышения гибкости производства при изготовлении более крупных и длинных лопастей. Новый процесс увеличивает диаметр ротора за счет присоединения наконечников переменной длины без дополнительных затрат на создание новой формы для лопастей.

Этот процесс позволяет производить отдельное лезвие и наконечник, а затем использовать традиционную технику соединения, при которой лезвие постоянно собирается, объясняет Крама.«Ожидается, что благодаря сочетанию сниженных производственных затрат, увеличенного размера ротора и оптимизированной производительности ветряных электростанций эти модульные продукты снизят стоимость энергии для морских лопастных приложений примерно на 6–8%».

Он добавляет: «В конечном счете, победителями ветроэнергетики завтрашнего дня станут те, кто сможет адаптироваться, внедрять инновации и расширяться с наименьшими затратами».


Filed Under: Blades, News

 


Компания планирует заточить лопасти ветряных турбин возле Эрлхэма

Компания Bondurant планирует использовать большие измельчители древесины для измельчения старых лопастей ветряных турбин на кусочки для их переработки, но ее производственная площадка недалеко от Эрлхэма вызвала презрение и сопротивление со стороны жителей округа Мэдисон, выступающих против турбин.

Компания Renewablade провела испытания процесса измельчения трех ножей на участке недалеко от межштатной автомагистрали США 80, примерно в двух милях к северо-востоку от Эрлхэма, где другая компания использует измельчители для производства мульчи из деревьев.

«Это было абсолютно успешно, — сказал Брайан Менг, менеджер Renewablade.

Он сказал, что лезвия можно разломать на куски и отправить в измельчители. Результат: маленькие кусочки стекловолокна, которые можно использовать в бетоне и других продуктах.

Другие пытались найти способ избавиться от лезвий, которые сделаны из армированного стекловолокна, часто превышают 100 футов в длину и их трудно раздавить.Примечательно, что компания штата Вашингтон за последние годы накопила около 1300 лезвий на трех объектах в Айове, где они томились, несмотря на приказы Департамента природных ресурсов Айовы об их утилизации.

Страх перед подобным кладбищем турбин недалеко от Эрлхэма — наряду с заботой об окружающей среде по поводу процесса переработки — побудил некоторых жителей попытаться заблокировать планы.

«Если они не могут заставить это работать, они просто уходят с территории и покидают ее», — сказала Хизер Стэнсил, жительница Эрлхэма, которая в прошлом году выиграла выборы в Наблюдательный совет округа Мэдисон на платформе против ветряных турбин.«Я не хочу застрять с сотнями тысяч долларов в счете за уборку».

Правление является мишенью судебного процесса MidAmerican Energy по поводу нового постановления округа, которое Стэнсил поддержал в конце прошлого года и которое фактически запрещает строительство новых ветряных электростанций. MidAmerican была готова установить 52 новых ветряных турбины и утверждает, что постановление ставит под угрозу существующие турбины в округе.

— Мы сражаемся с турбинами, — сказал Стэнсил. «Люди в этом районе очень хорошо осведомлены об этом. Они очень чувствительны к этому.

Стэнсил и члены Коалиции за права жителей округа Мэдисон говорят, что турбины неприглядны, шумны и вызывают проблемы с физическим и психическим здоровьем.

Стэнсил узнал о попытках Renewablade по переработке отходов в прошлом месяце и отправился в собственность, которая принадлежит городу Эрлхэм, но расположена на южной окраине округа Даллас и сдана в аренду J. Pettiecord Inc., дочерней компании Renewablade. Стэнсил поднял тревогу в городе, округе, DNR и Генеральной прокуратуре Айовы, отчасти потому, что Renewablade вела переговоры с MidAmerican о возможном приобретении около 500 старых турбинных лопастей.Джефф Гринвуд, представитель MidAmerican, заявил, что компании не заключали официального соглашения.

Независимо от этого, ДНР недавно обнаружила зарождающуюся операцию по утилизации и временно приостановила ее.

«Честно говоря, у нас сейчас нет плана утилизации ветряных турбин», — сказал Тед Петерсен, руководитель экологической программы местного отделения DNR, курирующего этот район. «Мы сказали Renewablade больше не заниматься шлифовкой собственности, пока мы не выясним, нужно ли регулировать ее или нет с помощью разрешения на качество воздуха.

Неясно, когда этот процесс завершится. Петерсен в первую очередь беспокоится о пыли, которая образуется при шлифовке лезвий.

На прошлой неделе компания Renewablade заявила Эрлхэму, что не будет перерабатывать лезвия на территории города, и Дж. Петтикорд отозвал запрос округу Даллас на перезонирование земли для промышленного использования.

«Вероятно, это был бы чертовски хороший бизнес, если бы вы могли понять, как это сделать», — сказал управляющий округом Даллас Марк Хэнсон. «Мы не хотим, чтобы появлялась куча лезвий, которые невозможно обработать.

Мэн из Renewablade сказал, что не собирается складывать и бросать кучу турбинных лопастей. У него многолетний опыт в переработке отходов, и он рассчитывает построить кольцевое здание на территории, прилегающей к принадлежащему городу участку, для обработки лезвий, начиная со следующего года.

«Я понял, что нам необходимо решить эту растущую проблему, — сказал Мэн об утилизации турбинных лопаток.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.