進化した材料と製造工程は、ブレードが効率的かつコスト効率よく、より高いタワーと大型風力タービンの設置に追従できることを意味します。 (Photo: Composites One)

風力発電業界はここ数年、設置数の記録を更新しています。 Global Wind Energy Councilによると、世界の風力発電容量は今後5年間で倍増すると予測されており、この傾向は続くかもしれません。 この成長傾向は、発展途上の洋上風力市場と、より長いブレードを持つより大きな風力タービンのおかげです。

Composites One の風力エネルギー セールス マネージャー、マーク・カーク（CCT）は、「風力産業は、過去 10 年間で、毎年約 6.5 フィートのブレード長を上げてきました」と述べています。 「この長さの増加により、業界はより大きなタービンを使用することで生産量を増やし、したがってエネルギー コストを下げることができました」

しかし、ブレードが長くなればなるほど、信頼性と安定性が疑問視されるようになるのです。 Kirk 氏は、タービンブレードが成長し続けるタワーに対応できるようにしたのは、材料と製造のおかげだと考えています。 「複合材料のおかげで、ブレードはより速く回転し、より低速の風をとらえることができるのです。 複合材料は、風力発電メーカーに強度と加工の柔軟性を提供し、さらに軽量な材料という利点をもたらします。 風力タービンブレード市場向けの材料には、ガラス繊維強化ポリエステル、ガラス繊維強化エポキシ、および炭素繊維強化エポキシの樹脂があります。

「ガラス繊維と樹脂マトリックスを組み合わせると、強度、軽量、耐腐食性および寸法安定性のあるコンポジットが得られます。 また、設計の柔軟性が高く、高誘電率で、一般に製造コストを低く抑えることができます。」とKirk氏は言い、炭素繊維やエポキシなどの高強度複合材料も、現在、高性能ブレードに使用されていると指摘します。

今日のタービンブレードや部品には、高い剛性やねじれや疲労への耐性などの厳しい機械特性を満たさなければなりません。 また、これらの機械的特性に加えて、完成品には優れた耐腐食性や高温耐性が求められます。 複合材料は多くの場合、より高い剛性を提供し、完成品の重量を減らすことができます」と彼は付け加えます。 複合材料は柔軟性があるため、風力発電技術者の修理を容易にし、ブレードの寿命を延ばすことができます。 また、この材料は、他のタービン部品にも使用することができます。 「複合ナセル カバー、複合スピナー、および場合によってはこれらの複合部品のより高度な密着成形への移行により、従来のスチールやアルミニウムよりもユニットの全体的な重量が減少し、タービンのコストが低下しています」

材料はブレードの製造コストの 90% 以上を占めており、タービンがうまく大型化するには、コスト削減が重要な鍵となります。 LM Wind Power 社のオフショア開発担当副社長である Alexis Crama 氏は、「今日の風力発電産業の課題は明確です」と述べています。 「タービンの信頼性と運転中の効率的な保守を考慮しながら、材料使用と製造技術の革新を通じて、年間エネルギー生産量を増やし、コストを削減しなければなりません」

彼は、タービンブレードがより長くなり、オフショア・プロジェクトがさらに発展すれば、風力発電所の開発業者からの高い信頼性と低いコストへの要求は高まる一方だと言います。 「より大きなブレードを作るには、材料、構造、その他の特性について再考する必要があります。 ローターブレードは間違いなく、エネルギーコストの面で最も影響力のある部品の 1 つです」

現在までに世界最長のブレード (88.4 m、現在デンマークで製品検証のためのテスト中) を製造した LM Wind Power は、最近、より大きくて長いブレード製造時の生産の柔軟性を高める、モジュラーブレード成形コンセプトの研究を発表しました。 このプロセスでは、ブレードとチップを別々に製造し、その後、ブレードを恒久的に組み立てる従来の接合技術によって、ローター直径を拡張することができます。 「生産コストの削減、ローターサイズの拡大、風力発電所の出力最適化などの組み合わせにより、これらのモジュール製品は、オフショア ブレード アプリケーションのエネルギー コストを約 6 ～ 8 ％削減する見込みです」

彼はさらにこう付け加えます。 「最終的に、明日の風力発電産業の勝者は、最も低いコストで適応し、革新し、拡大することができる人たちでしょう」

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