圖1 葉片芯材使用示意圖

圖2 葉片各種芯材使用比例

輕木

輕木自然生長，盛產(chǎn)于南美洲厄瓜多爾。 世界上90%以上的輕木來自厄瓜多爾。 厄瓜多爾土壤肥沃，年均降雨量90英寸，熱帶雨林陽光充足等，得天獨厚的自然條件是輕木快速健康生長的重要因素。 輕木是世界上最輕的樹風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計，每立方米僅重150公斤。 一個成年人可以舉起大約是其自身體積八倍的輕木。 同時，輕木也是世界上生長最快的樹種，從一棵小樹苗成長為一棵90英尺高的樹需要5-7年的時間。 由于該樹的生產(chǎn)周期限制了供應(yīng)，每當(dāng)風(fēng)力發(fā)電需求爆發(fā)時，輕木就會出現(xiàn)供應(yīng)短缺。

PVC發(fā)泡

PVC泡沫是一種硬質(zhì)交聯(lián)閉孔PVC結(jié)構(gòu)泡沫材料。 該合金泡沫材料以乙烯基聚合物為基礎(chǔ)，具有穿透性芳香酰胺聚合網(wǎng)絡(luò)。 它是由聚氯乙烯、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑等塑料助劑，經(jīng)喂料、共混、成型、后處理、成型而組成。 經(jīng)過復(fù)雜的工藝制成。 習(xí)慣上稱為交聯(lián)PVC發(fā)泡芯材，是復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的理想芯材。 該產(chǎn)品綜合機(jī)械性能優(yōu)良，化學(xué)性能穩(wěn)定，性價比高。 已廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、船舶等領(lǐng)域。 PVC發(fā)泡原板的兩大供應(yīng)商是瑞典的DIAB公司和意大利公司。 國內(nèi)進(jìn)口的原板大部分都是經(jīng)過再加工的。

圖3 PVC發(fā)泡示意圖

PET泡沫聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）大分子鏈中的重復(fù)單元如下圖所示。 PET規(guī)則的分子鏈結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的分子間作用力使其具有優(yōu)異的性能，包括較高的機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能、耐高溫、良好的光學(xué)性能和絕緣性能、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的回收性能。 PET發(fā)泡材料是以氣體為填充劑、PET聚合物為基體的廣義復(fù)合材料。 它也被稱為多孔材料。 目前企業(yè)多采用超臨界CO2發(fā)泡成型工藝。 目前，瑞士3A公司是PET發(fā)泡行業(yè)的標(biāo)桿企業(yè)，市場占有率在全球和中國均排名第一。 戴鉑公司也是全球PET泡沫的主要供應(yīng)商。 國內(nèi)還有以上海悅科、安徽東源為代表的企業(yè)。 公司正在進(jìn)入該行業(yè)。

圖4 PET發(fā)泡示意圖

圖5 PET重復(fù)單元結(jié)構(gòu)示意圖

三種芯材對比

可見風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計，三種核心材料各有特點。 輕木是純天然的，但產(chǎn)量有限、價格昂貴、密度高。 PVC的機(jī)械性能最好，但其廢棄物處理有污染。 PET的機(jī)械性能介于輕木和輕木之間。 和PVC一樣，但具有耐高溫、原材料成本低、可回收利用等特點，符合當(dāng)今綠色環(huán)保的潮流。 目前，全球最大的風(fēng)電主機(jī)制造商LM等已采用全PET芯材設(shè)計風(fēng)電葉片并進(jìn)行試驗。 手術(shù)效果良好。 筆者認(rèn)為，隨著產(chǎn)能的快速增長，未來風(fēng)電領(lǐng)域PET泡沫有望取代輕木和PVC。