Hidrofobikliği ve Rüzgar Türbindeki Rolü

Rüzgar enerjisi, küresel olarak büyüyen yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir, rüzgar enerjisinin verimli bir şekilde yok edilmesi için temiz, pürüzsüz bir aerodinamik profili korumak zorundadır.

Hidrofobikliğin Fiziki: İletişim ve Yüzey Enerji

Hidrofobiklık, su temas açısı (WCA) tarafından ölçülmektedir - su damlacıklarının ve sağlam yüzeyi azaltılarak yüksek temas açılarını elde etmek için yüksek bağlantı açılarını sağlar. 90°'den fazla bir WCA ile yüzeysel olarak, bu tuzaklar yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.

Rüzgar Türlü Bıçaklar Için Hidrofobik Kaplamalar

Doğru kaplamayı seçmek, su kesintisini, dayanıklılıklarını, uygulama kolaylığı ve maliyet içerir: Endüstride kullanılan ana kategoriler şunlardır:

Silikon bazlı Kaplamalar

Silikon reçineleri ve elastomerler, suları yeniden şekillendiren esnek filmler oluştururken, 110-125°'nin ısıtılması ve kompozit bıçakların düzeltilmesi için yaygın olarak kullanılır. Ancak, ağır icing koşullarından dolayı dirençleri ve daha düşük buz temizleme gücü (büyü kaldırmak için gerekli olan) hala yüksek çözünürlükte olabilir.

Fluoropolimer Kaplamalar

Fluoropolimers - politetrafluororetin (PTFE) ve polivinylidene flororide (PVDF) - polimer malzemeler arasında en düşük yüzey enerjilerinden bazıları (tipik olarak 18-20 mN/m) ince filmler olarak, yüksek su tasarrufu sağlayan yüzeyler ( 130°'ye kadar) için mükemmel kimyasal direnç, asitler ve çözücüler için özel olarak fayda sağlarlar.

Nanoyapılı ve Superhidrfobik Kaplamalar

Nanoteknoloji, düşük yüzey enerjisini mühendise ait kabaklarla birleştiren yeni bir kaplama gerçekleştirdi. Nanopartiküller (silica, titania veya karbon nanotüpler) bir binder olarak, bu kaplamalar, cam hava ve WCAs'yi 150 °'nin üzerinde üreten hiyerarşik yapılar yaratır.

  • [FONT:0]Nanocomposite Sol-gel kaplamaları[[Dönetici: 1) Bu, hem hidrofobik hem de erozyon direnci sunan yoğun, çapraz bağlantılı bir ağ oluşturur.
  • [FONT:0]Layer-by-katlı kaplamalar[Döntilmiş kaplamalar[Dönemli kaplamalar)[[Dönemli kaplamalar[Dönemli)
  • [FONT:0) Kendi kendini oluşturan monokatler (SAMs)[Döneticiler veya fluorinated moleküllerin, ultra-thin Hidrofobik bir tabaka oluşturması (tipik olarak 1–2 nm).

Laboratuvar sonuçları etkileyici olsa da, alan dayanıklılığı en büyük engel olmaya devam ediyor - yapısal kaplamalar yağmur erozyonu, toz etkisi ve tekrarlanan termal bisiklet olabilir.

Buzphobik Kaplamalar: Hidrofobikliğin Ötesinde

Hidrofobiklık sadece buzfobiklığı garanti etmez. Buzfobik kaplamalar hem düşük buz külotunu (bu buzun kolayca dökülmesi) hem de gecikmeli yüzeylere kıyasla 10-100 kez azaltılabilir.

  • Terpery sıvı - göz ardı edilebilir yüzeyler (SLIPS) bu, katı bir şekilde buzu engellemeyi önlemek için bir lubricating oil katmanı kullanır.
  • Subzero sıcaklıklarında esnek ve çatlakları koruyan interpeneting ağlarla polimer kaplamalar.
  • Faz değişimi malzemeleri (PCMs), donmuş bir su oluşturmak için kapalı bir bardak lubricating katmanı oluşturmak için.

Ameliyat türbinlerinde alan testleri, buzfobik kaplamaların, buzla ilgili güç kayıplarının 40–70% 40 ila 70 oranında azaltabileceğini göstermiştir.

Hidrofobik Kaplamaların Rüzgar Türbini Üzerine Faydaları

Hidrofobik ve buzfobik kaplamalar, türbin yaşam döngüsü boyunca ölçülebilir gelişmeler sunar:

Buz Accretion'ı azalttı ve Geliştirilmiş Enerji Üretimi

Soğuk iklimlerde, buz toplama ve rektöre buzların yıllık zararlarına neden olabilir, çünkü buzulların dışsal koşullarda daha uzun süre çalışmasını sağlar.)

Alt Operasyon ve Bakım Maliyetleri

Bıçak temizliği ve onarımları, özellikle de deniz türbinleri için erişimin pahalı olduğu önemli bir kısmını temsil eder. Hidrofobik kaplamalar en azamet ve böcek birikimini azaltır, yıllarca temizlik veya sıcak hava saldırıları arasındaki aralığı genişletebilir. Ayrıca, kendi kendine temizleme eylemi, suyun bazlı yıkama ihtiyacı azaltır (bunun kendisi erozyona neden olabilir).

Geliştirilmiş Blade Durability

Birçok hidrofobik kaplamalar da UV radyasyonuna karşı koruyucu bir bariyer sağlıyor, nem absorsu ve kimyasal saldırı. Cam ve kompozit bıçaklar, yüzeysel bozulmaya neden olan UV stabilizatörlere ve mikroklıkların azaltılmasına neden olabilir.

Geliştirilmiş Aerodinamik ve Gürültü Azaltımı

Temiz, hidrofobik bıçak yüzeyi, tasarlanmış havafoil şeklini korur, ESFLT:0) sürüklenme ve en yüksek asansör-to-dphobici[Dönetici 1) için doğrudan yüzeysel olarak daha yüksek güç çıkışına dönüşür.

Uygulama Yöntemleri ve Pratik Bakışlar

Rüzgar türbinlerine kaplamalar uygulayın - özellikle mevcut kurulumlarda - dikkatli işlem kontrolü:

  • [FONT:0]Surface hazırlığı:[Döneticiler, tüm kirleticilerin ( ⁇ e kalıntıları, balmumu, yağ, tuz) katın veya hafif aşındırıcı ped ile yüzeyin temizlenmesi, kaplamanın külotunu artırabilir.
  • [FONT:0]Spray, fırça, veya rulo: Alan tarafından yapılan kaplamalar genellikle havasız veya HVLP ekipmanlarını üniformalı kalınlık elde etmek için püskürtülüyor (genellikle 50-150 mikron) Büyük bıçaklar (60 milyondan fazla), robotik spreyler veya dronelar işsizliği artırmak için geliştiriliyor.
  • [FONT:0)Köpek koşullarda:[Döneticiler, 5°C'nin üzerindeki çevresel sıcaklıkları ve düzgün tedavi etmek için düşük nem gerektirir. Soğuk hava formülasyonları, ne kadar düşük sıcaklıklarda ne kadar tedavi edilebilir ki, ne kadar düşük ne kadar düşük nezero sıcaklıkları ile çalışır.
  • [FONT:0)Küresel kalınlık:[DNTT:1] Çok ince bir tabaka uzlaşması dayanıklılık; çok kalın, kitle ekleyebilir ve bıçak dengesini etkileyebilir. Üreticiler kuru film kalınlığı (DFT) ıslak film ölçümleriyle doğrulanmış aralığı.

Yeni bıçaklar için, kaplamalar genellikle kontrollü bir fabrika ortamında üretim sırasında uygulanır, bu da ısıya devam eden bir tedavi ve daha iyi kaliteli kontrol sağlar. LM Rüzgar Gücü ve Siemens Gamesa gibi şimdi fabrikaya uygun hidroelektrik seçenekleri standart veya opsiyon özellikleri olarak sunar.

Hidrofobik Kaplamaların Zorlukları ve Sınırları

Onların sözüne rağmen, mevcut kaplamalar ele alınması gereken birkaç sınırlama ile karşı karşıyadır:

Giysi ve Erosion Direnişi

Rüzgar türbinleri 80 m /s (288 km/h) üzerindeki hızlarda çalışır, onları yüksek kinetik enerjide yağmura maruz bırakır ve erozyona karşı çok sayıda hidrofobik kaplamalar, özellikle de süperhidrofbik olanları kırılgan nanoyapılarla test edilir, ancak hiçbir ticari ürün henüz ağır yağmurda azalmaz (özellikle 20+ yıl boyunca).

UV Degradasyon

Güneş UV radyasyonuna maruz kalma, polimer zincirlerini kaplamalarda kırabilir, yumuşaklığa neden olur ve UV-stable nano dolumlara odaklanır.

Uygulama ve Reapplication Maliyetleri

Yüksek performanslı kaplamalar, uygulanan kare başına 50 $150'ye mal olabilir ve son 10 + yıl boyunca kaplamalar en iyi endüstridir.[DKD 1].

Çevre ve Düzenlemeler

Bazı fluoropolimer kaplamaları PFOA ve PFAS'yi içerir ve bu da bazı kaplamalarda kullanılan nanoparçacıklar uygulama sırasındaki riskleri ortaya çıkarabilirler.

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

Devam eden araştırmalar, mevcut sınırlamaları aşmak ve daha iyi performansları kilidini açmak için hedefler:

Kendi kendini kınayan

Biyolojik sistemler tarafından ilham alın, kendi kendine özgü kaplamalar mikrokapsular veya damar ağları şifa ajanları içeren (örneğin, silane monomerler) kaplamaları mekanik hasardan sonra 80-% 100 geri kazanılabilir.[FLT]

Bio-Inspired ve Adaptive Surfaces

Araştırmacılar, çok sayıdaki su yakalayıcı özelliklerini, diker bitkileri ve kelebeklerin devletler arasında geçiş yapabilmelerini sağlamak için kanatlar üzerinde çalışıyorlar - örneğin, kuru koşullarda kalan hidrofobik ve icing sırasında buzfobik hale gelebilirler.

Durability Test Standartları

Rüzgar endüstrisi, Hidrofobik kaplamalar için standart olarak hızlandırılmış yaşlanma testlerinden yoksundur. IEA Wind Task 19 gibi gruplar tarafından yapılan çalışmalar, yağmur erozyonunu, UV maruziyeti, termal bisiklet ve tuz spreylerini alan performansını tahmin etmek için gelişmektedir. ”0.Adoption of such standartlar, OEMs and operatorleri belirli site koşulları için güvenle seçilecektir.).

Kombinasyonlu Kaplamalar

Gelecekte kaplamaları aynı anda Hidrofobik, buzfobikliği, anti-erosion ve yıldırım grev koruması sağlayan kaplamaları görebilir.Instive Hidrofobik kaplamalar (örneğin, karbon nanotüp dolu polimerler) hem anti-ikleştirici bir ısıtma katmanı hem de bir hidrofobik yüzey olarak hizmet edebilir, sistem karmaşıklığı. Birkaç başlangıç şimdiden prototip türbinleri üzerinde bu kadar entegre çözümler test eder.

Sonuç: Rüzgar Enerji Büyümesinde Kaplamaların Stratejik Rolü

Hidrofobi ve buzfobik kaplamalar sadece seçici olarak değil - O&M maliyetlerini azaltır, özellikle de türbinler soğuk bir şekilde hareket ederler, biztter ve daha uzak yerler. ”İLFLT:0)Kırk temizliğe devam ederek, buzullu polimerleri azaltır ve daha düşük maliyetlidir, ve rüzgarın verimliliğini doğrudan desteklerler.

Daha fazla okuma için, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'nın bıçak kaplama dayanıklılığı hakkındaki raporlarına danışın ([Düzgülü:0)NREL Rüzgar Araştırmaları), Avrupa Rüzgar Enerjisi Akademisi ([Dönem:2).