Karbon fiber içeren rüzgâr kanatları

Sandia Ulusal Laboratuvarlarındaki araştırmacılar tarafından yürütülen bir araştırmaya göre, rüzgâr türbinleri için geliştirilen yeni karbon fiber malzeme, ticari olarak geliştirilirse rüzgâr endüstrisine maliyet ve performans avantajları sağlayabilir.

Karbon fiber içeren rüzgâr kanatları, geleneksel fiberglas malzemelerden yapılanlara göre % 25 daha hafiftir. Karbon fiber kanatların; fiberglas kanatlara göre, uzun olabileceği ve bu nedenle düşük rüzgârlı yerlerde bile daha fazla enerji yakalayabileceği anlamına gelmektedir. Sandia Labs’ta rüzgâr enerjisi araştırmacısı ve projenin baş araştırmacısı Brandon Ennis; “ Karbon fibere geçiş sağlanırsa; karbon fiber malzemeler yüksek yorulma direncine sahip olduğu için bıçak ömrünü uzatabilir. “

Rüzgâr türbini üreten tüm firmalardan yalnızca biri; kanat tasarımlarında karbon fiber malzemeleri yoğun olarak kullanmaktadır. Brandon Ennis: “ Rüzgâr endüstrisinde önemli bir yere sahip olan; rüzgâr türbini kanatları, Dünyada yer alan en büyük tek parçalı kompozit yapılardır. Rüzgâr endüstrisinde; cam elyaf takviyeli kompozit malzemeler ticari olarak kullanılırsa; yeni karbon fiber malzemeler büyük bir pazar payına sahip olabilir. “

Yeni Karbon Fiberin Avantajları

Karbon fiberin rüzgar endüstrisi için avantajları oldukça fazladır. Rüzgâr endüstrisindeki bileşenlerin tasarımında maliyetin önemi kadar, bileşenlerin dayanıklılıkları da önemlidir. Özellikle 30 yıllık ömrü bulunan kanatların basınç ve yüklere dayanacak şekilde tasarlanması çok önemlidir.

Ennis ve meslektaşları yapmış oldukları araştırmalarda; yeni karbon fiber malzemenin, sektörün temelini oluşturan ve ticari olarak kullanılan kargon fibere göre %56 oranında daha fazla basınç mukavemetine sahip olduğunu buldular.

Yeni Karbon Fiberin Maliyeti

Yeni karbon fiberin yüksek basınca dayanıklılığının daha fazla olmasının yanı sıra; yeni karbon fiberin maliyet başına düşen rakamı daha uygun gözüküyor.  Ennis’in hesaplamalarına göre; yeni karbon fiberden yapılan bir rüzgâr türbini kanadının karbon fiber maliyetine göre %40 daha tasarruflu olduğu görüldü.

Yeni Karbon Fiberin Üretimi

Ennis ve meslektaşları, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarında geliştirilen; yeni bir düşük maliyetli, yeni karbon fiberin; hem performans ihtiyaçlarını karşılayıp hem de maliyet avantajı sağlayabileceğini merak ettiler.

Karbon fiber malzemenin üretimi sırasında kullanılan malzeme, kalın akrilik elyaf demetleri içerir. Tekstil endüstrisinde de yaygın olarak bulunan bu malzeme,  imalat prosesi sırasında karbona dönüştürülmek üzere liflerin ısıtılmasıyla başlar. Paneller halinde karbonların elyafı çektiği bir aşama imalat prosesini devam eder. Tahta yapımında da kullanılan pultrüzyon işlemiyle bıçak imalatı için gerekli olan yüksek performans ve güvenilirliğe sahip yeni karbon fiberin oluşturulması sağlanır. 

Yeni Karbon Fiberin Performansı

Yeni karbon fiber, gelişmiş yorulma direnci sayesinde; kara tabanlı türbin tasarımı için kullanılan fiberglas ile karşılaştırıldığında, tahmini malzeme maliyetinin bile düştüğü gözlemlenmektedir.

Yeni karbon fiberin performansına bakıldığında ise; kanat tasarımında kullanımında, azaltılmış ağırlık ve artan yorgunluk ömrü sayesinde yüksek performans avantajları sağladığı kanıtlandı.

Ennis yapmış olduğu araştırmalara dayanarak; “ Rüzgâr endüstrisi için önemli olan en uygun kargon karbon elyafı bulmanın güçlüğüne dikkat çekerek, yeni karbon fiberin yüksek performans ve düşük maliyetinin göz önünde bulundurularak, bu malzemenin geliştirilmesi, kullanılması ve ticari olarak pazarlanması için daha geniş bir şekilde fayda sağlanmasını istiyor. “

Kaynak: https://techxplore.com/news/2021-01-carbon-fiber-optimized-turbine-blades.html

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here