風力タービンブレードへのガラス繊維の応用

風力発電産業は主に、上流の原材料生産、中流の部品製造、風力タービンの製造と、下流の風力発電所の運営と送電網の運営で構成されています。風力タービンは主にインペラ、エンジンルーム、タワーで構成されています。風力発電所の入札ではタワーは通常個別に入札されるため、この際の風力タービンとはインペラとエンジンルームを指します。ファンの羽根車は、風力エネルギーを機械エネルギーに変換する役割を果たします。ブレード、ハブ、フェアリングで構成されます。ブレードは空気の運動エネルギーをブレードと主軸の機械エネルギーに変換し、さらに発電機を介して電気エネルギーに変換します。ブレードのサイズと形状は、ユニットの出力と性能だけでなく、エネルギー変換効率も直接決定します。したがって、風力タービンのブレードは、風力タービンの設計の中核となる位置にあります。

風力発電ブレードのコストは、風力発電システム全体のコストの20%～30%を占めます。風力発電所の建設費用は、設備費、設置費、建設エンジニアリング費、その他の費用に分けられます。50MW の風力発電所を例にとると、コストの約 70% は設備コストから発生します。設備コストの 94% は発電設備によるものです。発電設備のコストの 80% は風力タービンのコストで、17% はタワーのコストです。

この計算によると、風力タービンのコストは発電所の総投資額の約 51% を占め、タワーのコストは総投資額の約 11% を占めます。両方の購入費用が風力発電所建設の主な費用となります。風力発電ブレードは、大型、複雑な形状、高精度の要件、均一な質量分布、良好な耐候性という特性を備えていなければなりません。現在、風力発電ブレードの年間市場規模は約150億～200億元である。

現在、ブレード原価の80％は原材料費であり、そのうち強化繊維、芯材、マトリックス樹脂、接着剤の合計割合が原価総額の85％を超え、強化繊維とマトリクス樹脂の割合が60％を超えています。 、接着剤と芯材の割合が10％を超えています。マトリックス樹脂はブレード全体の材料「介在物」であり、繊維材料と芯材料を包み込んでいます。実際には、巻き付けられる材料の量によって、マトリックス材料、つまり繊維材料の量が決まります。

風力発電ブレードの利用効率に対する市場の需要の高まりに伴い、風力発電ブレードの大規模化は避けられない傾向となっている。同じブレードの長さの場合、強化材としてガラス繊維を使用したブレードの重量は、強化材として炭素繊維を使用したブレードよりも大幅に重くなり、風力タービンの動作性能と変換効率に影響を与えます。