موجز :
وقد برزت العنفات الريحية في البحث عن الطاقة المستدامة. مع تطور الصناعة، يلعب اختيار مواد شفرة التوربينات دورًا رئيسيًا في الكفاءة والحياة. استنادًا إلى الأدلة التجريبية، تسلط هذه الورقة الضوء على العديد من مزايا FRP ( البوليمرات المقواة بالألياف ) في تصنيع شفرات التوربينات الريحية، وتسلط الضوء على مزاياها على المواد التقليدية.

1 - ثورة في القوة والمتانة :

نسبة القوة إلى الوزن :
FRP : 20 مرة أكبر من الصلب.
الألومنيوم : فقط 7-10 أضعاف الصلب، اعتمادا على سبيكة محددة.
بالنظر إلى أن شفرات التوربينات الريحية يجب أن تكون قوية وخفيفة الوزن لتحسين الديناميكا الهوائية والدعم الهيكلي، فإن نسبة القوة إلى الوزن المذهلة من FRP أصبحت رائدة واضحة.
2 - مواجهة الخصوم البيئيين : مقاومة التآكل ومقاومة الطقس :

نتائج اختبار رش الملح ( ASTM B117) :
على الرغم من أن الفولاذ متين، إلا أنه يظهر علامات الصدأ بعد 96 ساعة فقط.
الألمنيوم لديه تأليب بعد 200 ساعة.
يظل FRP مستقرًا ولا يتحلل حتى بعد 1000 ساعة.
في البيئة الفوضوية التي تعمل فيها توربينات الرياح، تضمن مقاومة التآكل التي لا مثيل لها من FRP إطالة عمر الشفرة وتقلل من فترات الصيانة والاستبدال.
3 - لا تقهر :

اختبار التعب للمواد تحت الضغط الدوري :
FRP هو دائما أفضل من المعادن ويظهر حياة التعب أعلى بكثير. وهذه المرونة أساسية بالنسبة لشفرات التوربينات الريحية التي تخضع لدورات إجهاد لا حصر لها طوال فترة تشغيلها.
4 - الكفاءة والمرونة الأيرودينامية :

تجعل ليونة FRP من الممكن جعل ملامح الشفرة بدقة مع كفاءة ديناميكية عالية. تؤثر هذه الدقة بشكل مباشر على كفاءة التقاط الطاقة، مما يؤدي إلى استخدام المزيد من طاقة الرياح لكل متر من طول شفرة التوربينات.
5 - الآثار الاقتصادية المترتبة على الاستخدام الطويل الأجل :

تكاليف الصيانة والاستبدال لمدة 10 سنوات :
شفرات الصلب والألومنيوم : مع الأخذ في الاعتبار المناولة والصيانة والاستبدال، فإن التكلفة الأولية هي حوالي 12-15%.
شفرات FRP : فقط 3-4% التكلفة الأولية.
بالنظر إلى متانة FRP، ومرونتها مع الضغوط البيئية والحد الأدنى من متطلبات الصيانة، فإن التكلفة الإجمالية للملكية أقل بكثير على المدى الطويل.
6 - التصنيع المراعي للبيئة ودورة الحياة :

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الإنتاج :
تنبعث صناعة FRP من ثاني أكسيد الكربون 15% أقل من الصلب وأقل بكثير من الألومنيوم.
بالإضافة إلى ذلك، فإن طول عمر شفرات FRP وتقليل وتيرة الاستبدال يعني هدرًا أقل وتأثيرًا أقل على البيئة خلال دورة حياة التوربينات.
7 - الابتكارات في تصميم الشفرات :

وتساعد القدرة على التكيف مع نظام الرصد على إدماج أجهزة الاستشعار ونظم الرصد مباشرة في هيكل الشفرة، مما يتيح رصد الأداء في الوقت الحقيقي والصيانة النشطة.
الاستنتاجات :
مع تحول الجهود العالمية إلى حلول الطاقة المستدامة، أصبحت المواد المختارة لبناء توربينات الرياح حاسمة. من خلال التحليل المفصل القائم على البيانات، تم التأكيد بوضوح على مزايا FRP في تصنيع شفرات توربينات الرياح. مع مزيج من القوة والمرونة والمتانة والاعتبارات البيئية، فإن FRP سوف تهيمن على مستقبل البنية التحتية لطاقة الرياح، مما يدفع الصناعة إلى آفاق جديدة من الكفاءة والاستدامة.