مواد و فناوری‌های ساخت پره توربین بادی محور افقی کوچک

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه مواد و انرژی،

2 پژوهشکده انرژی، پژوهشگاه مواد و انرژی

10.30501/jamt.2020.228466.1087

چکیده

نظر به پتانسیل مناسب انرژی بادی در ایران، امکان بهره‌گیری از توربین‌های بادی کوچک، مانند توربین‌های بزرگ جهت تأمین بخشی از برق مورد نیاز کشور وجود دارد. تحقیق حاضر به مواد مورد استفاده در تولید پره توربین بادی محور افقی کوچک و روش‌های ساخت آن می‌پردازد. به این منظور چوب و کامپوزیت، به عنوان دو ماده اصلی مورد استفاده در ساخت پره، بررسی شده است. در ادامه روش‌های اصلی تولید پره‌های چوبی شامل ماشین‌های براده بردار رایانه‌ای، کنترل عددی و کپی‌تراش و همچنین روش‌های تولید پره‌های کامپوزیتی از جمله لایه چینی خیس، پیش‌آغشته، تزریق رزین و قالب‌گیری تحت فشار مطالعه شده‌اند. سپس روش چاپ سه بعدی و مواد پلیمری مورد استفاده در آن به منظور تولید پره معرفی شده است. بررسی انجام گرفته نشان می‌دهد که پارامتر خستگی نقش مهمی در تعیین جنس پره داشته و انتخاب روش ساخت با توجه به کاربرد مورد نظر و تعداد پره مورد درخواست، نیازمند تحلیل اقتصادی مرتبط می‌باشد. با وجود مزایای زیست محیطی استفاده از چوب، پیچیدگی‌ها و هزینه ساخت مانع از تولید سریع و ارزان پره چوبی بوده اما استفاده از کامپوزیت به هنگام تولید انبوه پره، اقتصادی‌تر می‌باشد هر چند که معضلات زیست محیطی را به همراه دارد. روش چاپ سه بعدی علیرغم ضعف‌های استحکامی در تولید پره (به ویژه خستگی)، روشی سریع و نسبتاً ارزان برای تولید مدل توربین بادی کوچک جهت انجام آزمایش‌های تونل باد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Materials and manufacturing methods of small horizontal axis wind turbine blade

نویسندگان [English]

  • Abbas Akbari Jouchi 1
  • Abolfazl Pourrajabian 2
  • Saeed Rahgozar 1
  • Maziar Dehghan 2
1 Materials and Energy Research Center (MERC)
2 Materials and Energy Research Center (MERC)
چکیده [English]

Regarding the suitable potential of wind energy in Iran, it is possible to employ small wind turbines such as large ones to supply part of the electricity load of the country. The present study deals with materials used in small horizontal axis wind turbine blades and their fabrication methods. To this end, the wood and the composite, as the two main materials used in blades, have been investigated. Then, the main methods of producing wooden and composite blades have been analyzed. Finally, the 3D printing method and polymer materials used in this technique have been introduced. The study shows that the fatigue parameter has an important role in determining the blade’s material and the fabrication method. Despite the environmental benefits of using wood, the complexity and the manufacturing costs prevent rapid and affordable production of wooden blades. On the other hand, the mass production of composite blades is more economical, although it has environmental impacts. Despite the fatigue issue of the 3D printed blades, the 3D printing method is a fast and relatively inexpensive technique for fabrication of small wind turbine models for wind tunnel tests.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Small wind turbine
  • Blade
  • Composite
  • Wood
  • Fabrication method

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 25 خرداد 1399
  • تاریخ دریافت: 06 اردیبهشت 1399
  • تاریخ بازنگری: 20 خرداد 1399
  • تاریخ پذیرش: 25 خرداد 1399