Compuestos para tecnologías energéticas

El mercado de energía eólica se ha mantenido durante mucho tiempo como uno de los campos más utilizados para materiales compuestos. En los primeros días, los parques eólicos comerciales utilizaron cuchillas compuestas de fibra de vidrio que miden de 10 a 15 metros de longitud. Sin embargo, en las turbinas eólicas en alta mar modernas, las longitudes de la cuchilla han aumentado a 65 a 80 metros, e incluso más largas, ejemplificadas por la introducción de las cuchillas de turbina eólica V236-15.0 MW en alta mar en 2021, alcanzando una longitud asombrosa de 115 metros. A medida que las dimensiones de la turbina eólica continúan expandiéndose, los materiales reforzados con la fibra de carbono han comenzado a integrarse en las principales tapas de las cuchillas para reducir el peso y mejorar la rigidez.

Los esfuerzos de investigación y desarrollo en el sector de energía eólica en alta mar están explorando activamente la utilización de materiales compuestos en plataformas de turbinas eólicas flotantes. Estas plataformas se pueden instalar en áreas en alta mar profundas, ampliando el alcance geográfico de la generación de energía eólica en comparación con las turbinas de base fijas.

Las cuchillas de la turbina eólica sirven como el componente más crítico y de costo en los sistemas de energía eólica, lo que representa del 20% al 30% del costo total. Típicamente elaborado con materiales compuestos reforzados con tela, estas cuchillas ofrecen ventajas como alta resistencia, naturaleza liviana, resistencia a la corrosión, procesos de fabricación sencillos y fácil mantenimiento. Mientras que la fibra de vidrio se usa comúnmente, incorporando fibras de alto rendimiento comofibra de carbono y kevlarpuede mejorar aún más el rendimiento de la cuchilla, aunque con algún incremento de costos.

La incorporación de materiales compuestos de fibra de carbono en cuchillas de turbina eólica produce múltiples ventajas: en primer lugar, la reducción significativa del peso de la cuchilla disminuye el riesgo de contacto con la torre de la cuchilla; En segundo lugar, mejora la eficiencia de conversión de energía eólica, lo que permite que los sistemas de generación de energía eólica produzcan más electricidad; Por último, eleva la adaptabilidad de la cuchilla, lo que permite la estabilidad y la eficiencia en condiciones climáticas adversas, al tiempo que ofrece resistencia de corrosión superior y adaptabilidad a una gama más amplia de cambios ambientales.