NREL·아르케마, 재활용 가능한 열가소성 복합재 풍력 터빈 블레이드 발전

사진: NREL

재활용 가능한 풍력 터빈 블레이드라는 목표로, 미국 에너지부 국립재생에너지연구소(NREL, 콜로라도 골든) 연구자들이 아르케마(Arkema Inc., 펜실베이니아 킹오브프러시아)와 협력하여 열가소성 수지의 실현 가능성을 최근 입증했으며, NREL에서 제조된 열가소성 복합재 블레이드의 구조적 무결성을 검증했습니다.

NREL은 또한 블레이드에 열가소성 수지 사용의 비용 편익을 탐구하는 테크노이코노믹 모델을 개발했다고 발표했습니다. NREL에 따르면, 기존 열경화성 수지(에폭시 등) 대신 열가소성 수지로 풍력 터빈 블레이드를 제조하면 블레이드가 더 재활용 가능해질 뿐만 아니라 더 길고, 가볍고, 저렴한 블레이드 제작이 가능해집니다. 낮은 비용은 NREL의 열가소성 수지가 상온에서 경화되어 관련 공정 및 인건비가 제거되기 때문입니다. 연구자들이 결정한 이 새로운 공정은 블레이드 제조 비용을 약 5% 절감할 수 있습니다.

NREL은 볼더 근처 플랫아이언스 캠퍼스에 복합재 제조 교육 기술(CoMET) 시설을 보유하고 있습니다. 거기서 연구자들은 복합 터빈 블레이드를 설계, 제조, 테스트합니다. 이전에 9미터 복합 풍력 터빈 블레이드 제조로 열가소성 수지 시스템의 실현 가능성을 입증했습니다. 그 후 근동일한 열경화성 블레이드와 비교해 13미터 열가소성 복합재 블레이드를 제조하고 구조적으로 검증했습니다. 이 작업은 아르케마 및 기타 첨단 복합재 제조 혁신 연구소(IACMI, 테네시 녹스빌) 파트너들의 작업과 결합되어 열경화성 수지 시스템에서 벗어나는 것의 이점을 입증했습니다. 열가소성 수지는 제조업체가 현장에서 블레이드를 제작할 수 있게 하여, 더 크고 긴 블레이드 추세에 직면한 업계의 문제도 완화할 수 있다고 NREL은 말합니다.

"열경화성 수지 시스템으로는 달걀 프라이와 같습니다. 되돌릴 수 없죠."라고 NREL 선임 엔지니어 데렉 베리(Derek Berry)는 말합니다. "하지만 열가소성 수지 시스템으로는 블레이드를 만들 수 있습니다. 특정 온도로 가열하면 다시 녹습니다. 액체 수지를 회수해 재사용할 수 있습니다." 베리는 Renewable Energy 저널에 실린 "열가소성 복합재 풍력 터빈 블레이드와 열경화성 복합재 풍력 터빈 블레이드의 구조적 비교"라는 새 논문의 공동 저자입니다.