풍력은 자연풍의 무한한 힘을 활용하면서 오염 없이 전기를 생산하는 "녹색" 에너지원을 나타냅니다. 풍력 터빈이 더 높은 전력 출력을 향해 발전함에 따라 블레이드가 더 길어지고 있습니다.{1}}예를 들어 주류 1.5MW 터빈용 블레이드의 크기는 34~37m이고 무게는 약 6톤(유리 섬유)으로 상당한 기술적 과제를 안고 있습니다.
현재 대부분의 복합 블레이드는 비용 절감으로 인해 유리 섬유{0}}강화 폴리머(GFRP)를 사용하는 반면, 탄소 섬유{1}}CFRP(탄소 섬유 강화 폴리머)는 전반적인 성능이 우수함에도 불구하고 채택이 제한적입니다. CFRP가 주류로 자리잡기 위해서는 전환기가 필요합니다. 그럼에도 불구하고, 탄소 섬유 복합재는-뛰어난 특성을 갖고 있어-풍력 터빈 블레이드에 이상적인 소재입니다. 장점은 다음과 같습니다.
경량 및 고강도-대-중량 비율
CFRP 블레이드는 GFRP 블레이드보다 30% 가볍습니다. 이러한 중량 감소는 구동계, 타워 및 플랫폼에 계단식으로 적용되어 전체 시스템의 질량을 낮춥니다.
강화된 강성
CFRP는 GFRP보다 두 배 이상의 강성을 제공합니다. 이는 최적화된 프리벤트 블레이드 설계를 가능하게 할 뿐만 아니라 작동 중에 회전 블레이드와 타워 사이의 안정적인 간격을 유지합니다.
우수한 진동 감쇠
CFRP의 높은 감쇠 저항은 자발 진동을 최소화하고 진동 후 붕괴를 가속화합니다. 이는 자연스러운 블레이드 주파수와 일시적인 진동 사이의 공진을 방지하여 작동 안정성을 보장합니다.
높은 피로 강도 및 수명
CFRP는 난기류, 방향 전환 및 돌풍으로 인한 주기적인 응력을 견디고 20년 설계 수명 요구 사항을 충족하는 동시에 피로 파괴 위험을 줄입니다.
부식 저항성 및 환경 적응성
탄소 섬유는 산, 알칼리 및 염분에 저항하므로 CFRP 블레이드는 해안, 염분{0}}알칼리 또는 부식성 환경에 이상적이며 장기 내구성이-있습니다.
