碳纖維復合材料在風力發(fā)電機中的應用

    碳纖維的應用可以減少負載和增加葉片長度，從而制造適合于低風速地區(qū)的大直徑風葉，使風能成本下降。
   （5）可制造自適應葉片
    葉片裝在發(fā)電機的輪輪上，葉片的角度可調(diào)。目前主動型調(diào)節(jié)風機（active utility－size wind turhines）的設(shè)計風速為13 to 15m／sec（29 to 33mph），當風速超過時，則調(diào)節(jié)風葉斜度來分散超過的風力，防止對風機的損害。斜度控制系統(tǒng)對逐步改變的風速是有效的。但對狂風的反應太慢了，自適應的各向異性葉片可幫助斜度控用系統(tǒng)（the pitch control system），在突然的、瞬間的和局部的風速改變時保持電流的穩(wěn)定。自適應葉片充分利用了纖維增強材料的特性，能產(chǎn)生非對稱性和各向異性的材料，采用彎曲／扭曲葉片設(shè)計，使葉片在強風中旋轉(zhuǎn)時可減少瞬時負載。美國Sandia National Laboratories致力于自適應葉片（“adzptive”blade）研究，使1.5W風能從每kwh5美分降到4.9分，價格可和燃料發(fā)電相比。

   （6） 利用導電性能避免雷達擊
    利用碳纖維的導電性能，通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可有效地避免雷擊對葉片造成的損傷。
   （7） 降低風力機葉片的制造和運輸成本
    由于減少了材料的應用，所以纖維和樹脂的應用都減少了，葉片變得輕巧，制造和運輸成本都會下降。可縮小工廠的規(guī)模和運輸設(shè)備。
   （8）具有振動阻尼特性。碳纖維的振動阻尼特性可避免葉片自然頻率與塔暫短頻率間發(fā)生任何共振的可能性。
    5.碳纖維應用的主要問題和解決途徑
    碳纖維應用的缺陷：
   （1）碳纖維是一種昂貴纖維材料，在碳纖維應用過程中，價格是主要障礙，另外，性價比影響了它在風力發(fā)電上的大范圍應用。必須當葉
片超過一定尺寸后，因為材料用量下降，才能比玻纖葉片便宜。目前采用碳纖維和玻璃纖維共混結(jié)構(gòu)是一種比較好的辦法，而且還綜合了兩種材料的性能。另外一種方法是采用從瀝青制造的成本較低的碳纖維，這種碳纖維的價格可以降到5美元/lb 的心理價位。
   （2）CFRP比GFRP更具脆性，一般被認為更趨于疲勞，但是研究表明，只要注意生產(chǎn)質(zhì)量的控制以及材料和結(jié)構(gòu)的幾何條件，就可足以保證長期的耐疲勞。