Le nouveau composite, Élium, durcit sans chaleur supplémentaire et peut être recyclé lorsque la turbine doit être remplacée. Crédit :National Renewable Energy Laboratory et IACMI-The Composites Institute
Les champs d'éoliennes en rotation inspirent des idées d'énergie respectueuse de l'environnement, mais jusqu'à maintenant, produire de l'énergie éolienne n'a pas été aussi durable qu'on aurait pu le penser.
Il faut généralement beaucoup de temps et d'énergie pour durcir le type de résine qui rend les turbines en fibre de verre de 150 pieds de large solides et durables. Quand ils s'usent enfin après 20 ou 25 ans, très peu de matériaux peuvent être recyclés.
Doug Adams, Professeur émérite de génie civil et environnemental et professeur Daniel F. Flowers, a déclaré que les éoliennes étaient un projet idéal pour l'Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, un consortium d'industries, les institutions gouvernementales et universitaires visant à améliorer les matériaux composites fabriqués pour être utilisés dans les turbines, voitures, réservoirs de stockage de gaz comprimé et un certain nombre d'autres produits comme les avions et les articles de sport.
"Quelle meilleure application à regarder que l'énergie éolienne, où pensons-nous avant tout à l'énergie et à la durabilité ? C'est un grand défi dans la fabrication de composites, " dit Adams, qui préside également le département de génie civil et environnemental de Vanderbilt.
Le problème a une solution en vue, grâce à une nouvelle résine recyclable qui durcit à température ambiante fournie par le partenaire industriel Arkema. Cette nouvelle résine, appelé Élium, crée sa propre chaleur et durcit sans créer de défauts dans la fibre de verre. Contrairement à son prédécesseur, cette résine n'empêche pas le recyclage de la fibre de verre.
La demande croissante du pays en électricité a entraîné une croissance importante du secteur de l'énergie éolienne. L'American Wind Energy Association estime qu'il y en a plus de 52, 000 éoliennes à grande échelle fonctionnant aux États-Unis, et les emplois liés à l'énergie éolienne ont augmenté de 20 % en 2016. Cette croissance stimule l'innovation dans tous les aspects de l'industrie éolienne, y compris l'amélioration de l'efficacité de la fabrication, formation de la main-d'œuvre et recyclage en fin de vie. L'impact à long terme des travaux menés par Vanderbilt comprend une baisse des coûts de fabrication, amélioration de la fiabilité des turbines et réduction de la consommation d'énergie sur le cycle de vie.
Adams, étudiant diplômé en génie mécanique Christopher Nash, et le rôle du personnel de recherche du Laboratoire d'intégrité et de fiabilité des systèmes dans ce projet pour l'institut des composites était de tester les propriétés d'auto-prise de la résine en utilisant l'imagerie infrarouge et de produire un algorithme que les fabricants peuvent utiliser pour configurer le processus sur leurs lignes de production.
Chris Nash et Ray Bond, étudiants diplômés du LASIR, visionnent la vidéo infrarouge en temps réel du processus de durcissement au laboratoire NREL où le matériau a été testé. Crédit :Université Vanderbilt
"Cette technologie de matériaux composites est passionnante car elle boucle la boucle sur la durabilité de l'énergie éolienne, ", a déclaré Adams.
La prochaine étape consiste à étendre le processus des composants de taille de test aux lames de taille normale. En tant que partenaire de l'institut, Vanderbilt sera en mesure de tirer parti du solide écosystème de la chaîne d'approvisionnement du consortium pour s'approvisionner efficacement en matériaux et en capacités de fabrication dont ils auront besoin, ainsi que de fournir aux étudiants de Vanderbilt la possibilité de travailler avec un large éventail de partenaires aux capacités diverses.
