Compósitos para tecnologias de energia

O mercado de energia eólica há muito tempo permanece como um dos campos mais amplamente utilizados para materiais compostos. Nos primeiros dias, os parques eólicos comerciais utilizavam lâminas compostas de fibra de vidro, medindo 10 a 15 metros de comprimento. No entanto, nas modernas turbinas eólicas offshore, os comprimentos das lâminas aumentaram para 65 a 80 metros e ainda mais, exemplificados pela introdução das lâminas de turbinas eólicas V236-15,0 de Vestas em 2021, atingindo um comprimento impressionante de 115 metros. À medida que as dimensões da turbina eólica continuam a se expandir, os materiais reforçados com fibra de carbono começaram a ser integrados às principais tampas das lâminas para reduzir o peso e aumentar a rigidez.

Os esforços de pesquisa e desenvolvimento no setor de energia eólica offshore estão explorando ativamente a utilização de materiais compostos em plataformas flutuantes de turbinas eólicas. Essas plataformas podem ser instaladas em áreas offshore profundas, ampliando o escopo geográfico da geração de energia eólica em comparação com as turbinas de fundação fixa.

As lâminas de turbinas eólicas servem como o componente mais crítico e intensivo de custo nos sistemas de energia eólica, representando 20% a 30% do custo total. Normalmente criados a partir de materiais compósitos reforçados com tecidos, essas lâminas oferecem vantagens como alta resistência, natureza leve, resistência à corrosão, processos de fabricação direta e manutenção fácil. Enquanto a fibra de vidro é comumente usada, incorporando fibras de alto desempenho comofibra de carbono e kevlarpode melhorar ainda mais o desempenho da lâmina, embora com algum incremento de custo.

A incorporação de materiais compósitos de fibra de carbono em lâminas de turbinas eólicas gera múltiplas vantagens: primeiro, reduzindo significativamente o peso da lâmina diminui o risco de contato com a torre de lâmina; Em segundo lugar, aumenta a eficiência da conversão de energia do vento, permitindo que os sistemas de geração de energia eólica produza mais eletricidade; Por fim, eleva a adaptabilidade da lâmina, permitindo a estabilidade e a eficiência em condições climáticas adversas, oferecendo resistência superior à corrosão e adaptabilidade a uma ampla gama de mudanças ambientais.