风能：面临哪些挑战以及石墨烯如何应对这些挑战？-凯发k8旗舰厅

　自20世纪90年代初以来，风力涡轮机，这些将风能转化为电能的现代风车，越来越多地出现在我们的景观中。作为能源转型的一部分，风力涡轮机市场正在不断增长，以提供更环保的能源并控制对环境的影响。据ademe称，这种能源将是其整个生命周期中污染最少的能源之一。然而，该行业面临着一定的困难，特别是某些风力涡轮机部件的使用寿命和回收利用。carbon waters进行了盘点。

风力涡轮机带来显着的环境效益
　　如果风电场数量成倍增加，例如在法国，其发电量占总发电量的近10% ，这显然是为了发展可再生能源。无论是陆上还是海上，一台2兆瓦风力涡轮机每年平均发电4200兆瓦时，相当于法国约800个家庭的平均用电量。此外，根据国际能源署（iea）的数据，风能有助于大幅减少co2排放。2020年，风力发电避免了近1.7亿吨温室气体的排放。与核能或天然气等其他类型的能源生产不同，这种能源可以在不污染环境的情况下发电，从而保护动植物群。

风电行业存在的问题
　　尽管具有所有这些优势并且该行业蓬勃发展，但它仍然受到两个与组件寿命终止直接相关的困难的困扰：
1、叶片的可回收性：目前使用的复合材料（环氧树脂或聚酯树脂中混合的玻璃纤维和碳纤维）不可回收；
2、用于海上风力涡轮机的复合材料的脆弱性。

　　关于第一点，制造商（西门子能源、阿科玛）正在致力于生产用于海上风力涡轮机叶片的可回收树脂。西门子歌美飒 (siemens gamesa)是西门子能源集团旗下专注于风力发电的子公司，已经通过其recyclableblade系列提供凯发平台的解决方案。然而，对于陆上风力涡轮机来说，问题似乎更加复杂，该风力涡轮机由两部分组成，其胶接会在可回收性方面造成问题。

　　关于海上设备复合材料的脆弱性，当前发生的事件直接证明了这一点。最近，西门子歌美飒遭受了非常重大的财务损失。原因是技术问题，主要是叶片存在质量缺陷，导致断裂。全球第二大风力发电机制造商宣布，15%至30%的风电场将受到影响，即超过30gw的风力发电机，损失近30亿美元。该集团股价在股市也下跌超过30%。

石墨烯作为增强风力涡轮机并延长其使用寿命的凯发平台的解决方案
　　为了克服海上风力涡轮机的质量问题（顾名思义，海上风力涡轮机要承受恶劣的条件），可以采用凯发平台的解决方案来保持构成风力涡轮机的材料的完整性。为了增强由复合材料制成的风力涡轮机叶片的强度，同时提供极大的重量，石墨烯是理想的材料。美国凯斯西储大学的一项研究证明了碳在这两方面的有效性。用碳纳米管增强的叶片的强度是传统叶片的8倍，而且重量轻得多，从而可以减轻涡轮机的负载。对于海上设备，还必须考虑防腐因素。同样，石墨烯凭借其出色的阻隔性能，有助于保护材料免受氧化。以添加剂形式，它可以在风力涡轮机叶片的制造过程中直接融入树脂中。材料受到更好的保护，使用寿命更长。这些凯发平台的解决方案集成到风力涡轮机的复合材料中，可以减少某些风电场的更新，从而显着节省维护费用。

graph’up：基于石墨烯的高性能添加剂，适用于风能领域
　　经过与聚合物和复合材料专业制造商合作多年的开发，carbon waters开发了一系列基于石墨烯的高性能添加剂，可以直接应对这些挑战。因此，在这个专用的graph’up系列上进行的测试突显了热固性聚合物（环氧树脂）的机械性能的显着改善，包括在低浓度下：
1、牵引力和抗变形能力 30%；
2、刚性 50%；
3、 30°c耐温性（更多信息请垂询）。
 

　　此外，已经与多家欧洲公司启动了资格认证阶段，特别是针对风力发电领域的应用。此外，carbon waters还与一家领先的特种聚合物公司启动了研发合作。目标是在非常特殊的聚合物系列中加入这一系列添加剂，以应对风能行业中使用的复合材料可回收性的挑战。