Ny genanvendelig harpiks gør vindmøller meget mere bæredygtige

Felter med roterende vindmøller inspirerer tanker om jordvenlig energi, men indtil nu, at generere vindkraft har ikke været så bæredygtigt, som folk måske har troet.

Det kræver generelt meget tid og energi at hærde den type harpiks, der gør de 150 fod brede glasfiberturbiner stærke og holdbare. Når de endelig bliver slidt efter 20 eller 25 år, meget lidt af materialet kan genbruges.

Doug Adams, Distinguished Professor of Civil and Environmental Engineering og Daniel F. Flowers Professor, sagde, at det gjorde vindmøller til et ideelt projekt for Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, et industrikonsortium, offentlige og akademiske institutioner, der sigter mod at forbedre de kompositmaterialer, der fremstilles til brug i turbiner, biler, komprimeret gas lagertanke og en række andre produkter som flyvemaskiner og sportsartikler.

"Hvilken bedre anvendelse at se på end vindkraft, hvor vi tænker på energi og bæredygtighed først og fremmest i vores sind? Det er en stor udfordring i kompositfremstilling, " sagde Adams, som også er formand for Vanderbilts afdeling for civil- og miljøteknik.

Problemet har en løsning i sigte, takket være en ny genanvendelig harpiks, der hærder ved stuetemperatur leveret af industripartner Arkema. Denne nye harpiks, kaldet Elium, skaber sin egen varme og hærder uden at skabe fejl i glasfiberen. I modsætning til sin forgænger, denne harpiks forhindrer ikke glasfiberen i at blive genbrugt.

Nationens stigende efterspørgsel efter elektricitet har drevet betydelig vækst i vindenergisektoren. American Wind Energy Association anslår, at der er mere end 52, 000 vindmøller i brugsskala, der opererer i USA, og vindenergijob voksede med 20 procent i 2016. Denne vækst driver innovation i alle aspekter af vindindustrien – inklusive forbedringer i produktionseffektivitet, uddannelse af arbejdsstyrken og genbrug ved udtjent levetid. Den langsigtede virkning af arbejdet ledet af Vanderbilt inkluderer lavere produktionsomkostninger, forbedret pålidelighed af turbiner og reduceret livscyklusenergiforbrug.

Adams, maskiningeniørstuderende Christopher Nash, og Laboratory for Systems Integrity and Reliability forskningspersonalets rolle i dette projekt for kompositinstituttet var at teste harpiksens selvhæmmende egenskaber ved hjælp af infrarød billeddannelse og producere en algoritme, som producenterne kan bruge til at opsætte processen på deres produktionslinjer.

"Denne kompositmaterialeteknologi er spændende, fordi den lukker sløjfen på bæredygtighed inden for vindenergi, " sagde Adams.

Det næste trin er at opskalere processen fra komponenter i teststørrelse til blade i fuld størrelse. Som partner i instituttet, Vanderbilt vil være i stand til at drage fordel af konsortiets robuste forsyningskædeøkosystem til effektivt at skaffe de materialer og produktionskapacitet, de har brug for, samt give Vanderbilt-studerende mulighed for at arbejde med en bred vifte af partnere med forskellige kompetencer.