Un nuevo material para palas eólicas que se pueda reciclar podría transformar la industria eólica, haciendo que la energía renovable sea más sostenible que nunca y, al mismo tiempo, reducir los costos en el proceso.
Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EEUU, en asociación con Arkema Inc de Pensilvania, han demostrado la viabilidad de la resina termoplástica y han validado su integridad estructural en una pala compuesta termoplástica fabricada en NREL.
Actualmente, las palas se fabrican con resina termoendurecible, que requiere más energía y mano de obra en las instalaciones de fabricación, y el producto final a menudo termina en los vertederos. El cambio a la resina termoplástica haría que las palas de las turbinas eólicas fueran más reciclables y también permitiría palas más largas, más ligeras y de menor costo.
"Con los sistemas de resina termoendurecible, es casi como cuando se fríe un huevo. Eso no se puede revertir", dijo Derek Berry, ingeniero senior de NREL. "Pero con un sistema de resina termoplástica, puedes hacer una pala con él. Lo calientas a una cierta temperatura y se derrite nuevamente. Puede recuperar la resina líquida y reutilizarla".
Berry es coautor de un nuevo artículo titulado “Comparación estructural de una pala de turbina eólica de material compuesto termoplástico y una pala de turbina eólica de material compuesto termoestable”, que aparece en la revista Renewable Energy .
Los otros autores, también de NREL, son Robynne Murray, Ryan Beach, David Barnes, David Snowberg, Samantha Rooney, Mike Jenks, Bill Gage, Troy Boro, Sara Wallen y Scott Hughes.
NREL también ha desarrollado un modelo tecnoeconómico para explorar los beneficios de costos de usar una resina termoplástica en las palas. Las palas de las turbinas eólicas actuales están hechas principalmente de materiales compuestos como fibra de vidrio infundida con una resina termoestable. Con una resina epoxi termoendurecible, el proceso de fabricación requiere calor adicional para curar la resina, lo que aumenta el costo y el tiempo de fabricación de las palas. Sin embargo, la resina termoplástica cura a temperatura ambiente. El proceso no requiere tanta mano de obra, que actualmente representa alrededor del 40% del costo de una cuchilla. Los investigadores determinaron que el nuevo proceso podría hacer que las hojas sean un 5% menos costosas de fabricar.
NREL es el hogar de las instalaciones de tecnología y educación de fabricación de materiales compuestos (CoMET) en el campus Flatirons cerca de Boulder, Colorado. Allí, los investigadores diseñan, fabrican y prueban álabes de turbina compuestos. Anteriormente demostraron la viabilidad del sistema de resina termoplástica mediante la fabricación de una pala de turbina eólica compuesta de 9 metros. Siguieron esa demostración fabricando y validando estructuralmente una hoja de material compuesto termoplástico de 13 metros en comparación con una pala termoestable casi idéntica. Este trabajo, junto con el trabajo de Arkema y otros socios del Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, demostró las ventajas de alejarse del sistema de resina termoendurecible.
“El material termoplástico absorbe más energía de las cargas en las palas debido al viento, lo que puede reducir el desgaste de estas cargas en el resto de la turbina, lo cual es bueno”, dijo Murray.
La resina termoplástica también podría permitir a los fabricantes construir palas en el sitio, aliviando un problema que enfrenta la industria a medida que tiende hacia palas más grandes y largas. A medida que aumenta el tamaño de las palas, también aumenta el problema de cómo transportarlas desde una instalación de fabricación.
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