德国科学家创新利用天然纤维叶片解决风电涡轮废弃物难题

德国在风能方面正朝着可持续发展的方向转型。

由基尔应用科技大学（HAW Kiel）和船舶制造商Nuebold Yachtbau GmbH主导的一项新倡议，旨在完全用可再生材料（如亚麻、巴尔萨木和泡桐）制造转子叶片，以取代玻璃纤维并减少行业日益严重的废物问题。

该团队获得了来自石勒苏益格-荷尔斯泰因能源与气候保护局（EKSH）约175,000欧元的资助，计划在2027年前开发出转子面积在200平方米以下的小型风力涡轮机原型。

基尔应用科技大学项目经理斯滕·博赫梅教授（Prof. Dr.-Ing. Sten Böhme）表示：“我们希望证明，使用亚麻纤维和其他可再生原材料制造的可持续转子叶片，能够满足所有技术要求，真正为更可持续的风能行业贡献力量。”

循环刀片生命周期的工程化

尽管风能正在不断发展，但风力涡轮机刀片的设计和制造仍面临主要挑战。

风力涡轮机使用耐用的长玻璃纤维刀片（由强力环氧树脂与玻璃纤维结合而成），以抵御极端环境。

然而，这种强度导致刀片的生产和处置成本高昂，且耗能较大。

因此，风力涡轮机每年产生数以万计的吨废物。估计到2050年，美国的叶片废物可能达到 220万吨。

这造成了一个重大的处理挑战，因为叶片本身很难回收。

过去已经有一些回收玻璃纤维的尝试。

例如，华盛顿州立大学（WSU）的研究人员在四月开发了一种环保型的风力涡轮机叶片回收方法。该方法回收高强度玻璃纤维和树脂，这些材料可以被重新利用，制造出耐用的塑料。

在这项新工作中，团队采取了一种自然的方式，让风力涡轮机的开发过程更加可持续。

研究人员将首先测试合适的天然纤维（亚麻、轻木、泡桐）的承载力。

计算机模拟将用于设计最优形状并确保天然纤维转子叶片的结构完整性。初步模型将在德国基尔应用科技大学的风洞中创建，并测试其稳定性和性能。

在初步测试成功后，项目将进入全面制造阶段，对转子叶片原型进行所需的弯曲载荷测试。

在自然环境中测试强度

基尔应用科技大学和Nuebold Yachtbau的初步研究已经探讨了用可持续的天然纤维材料（如亚麻纤维）替代玻璃纤维复合材料。