风能产业是快速增长的领域，是复合材料最大的市场之一。

风能产业如此成功的关键因素之一是这项技术的可扩展性,尤其在叶片尺寸方面。

近年来，风力涡轮机的建设取得了重大进展，随着叶片变得越来越长以及目前的转子直径达到200m，最大的涡轮机正接近艾菲尔铁塔的高度，这不仅从建设的角度来看令人印象深刻，而且对性能带来了重大影响。

这些更大的涡轮机能够在它们的使用寿命期间捕获和转化更多的能量, 最终导致能源生产的成本大幅降低，即所谓的平衡能源成本。

伴随着其与基于化石燃料的能源发电达到平价成本，风能已成为最大的清洁可再生能源之一。

在此领域的进一步发展包括海上风能利用率的不断提高，这导致了叶片长度的进一步增加。

海上风力发电装置的优势在于，可以依靠更稳定的风力资源，因此，预计其在未来几年仍将大幅增长。

为什么可持续性在复合材料风能领域如此重要呢？

固瑞特（Gurit）的首席技术官Emiliano Frulloni回答说：“在过去的几十年里，风力涡轮机一直是清洁能源的可持续来源，技术的进步已使风能成为化石燃料发电最有竞争力的替代能源，可再生风能将是应对气候变化的决定性要素。而要进一步提高可持续性，就必须考虑价值链的各个方面。”

芯核材料的研制

先进的复合材料在典型的风力涡轮机叶片上的应用

从复合材料的角度来看，特别是叶片结构的快速发展，正在迫使供应链以同样快的速度成熟起来，以有竞争力的价格提供解决方案，以便在全球范围内支持低水平的风力发电能源成本。

涡轮机的设计取决于几个关键要素。在力学性能以及长时间承受恶劣的气候条件方面，对这些要素的要求非常高。

其中，屈曲是在涡轮叶片设计中应用的一个重要的失效准则，同时，结构设计在很大程度上是由刚性和抗力驱动的。

在此过程中，很多的注意力都集中在叶片的芯核上，因为这是达到所需刚度的关键要素。

巴沙木，一种自然生长的芯核方案

传统上，端粒巴沙木是最早被用作风力涡轮机芯核的材料之一，现在仍被广泛使用。

这种材料是将木材沿纤维方向粘接而成，从而形成一个弹性块。

然后，垂直于纤维的方向对弹性块切片，以创造出用于叶片结构的芯核板。

除了环境友好外，巴沙木还以其非凡的强度和刚度而成为特殊的芯核材料。

然而，一棵巴沙树要长到可以砍伐、开始生产材料的程度通常需要大约4年的时间。

这种由自然生长周期、暴露在不同的气候条件下以及其他可能进一步延长生产时间的情况而引起的滞后，对于动力风能产业而言尤其是一大挑战。

通过利用可回收的热塑性塑料代替不可回收的热固性材料，固瑞特（Gurit）在Kerdyn PET结构芯核方面取得了重大进展，这种可回收的热塑性塑料大部分由回收PET瓶制成。

如何将回收PET 制成合成的芯核材料

通过对回收技术的垂直整合，固瑞特（Gurit）采用回收PET制成了更环保的芯核材料

鉴于芯核在叶片结构中的重要性, 多年来，人们一直在研究几种合成的芯核。

可扩展合成芯核技术的现代答案来自于对热塑性挤出泡沫的应用。

在平衡耐热性、力学性能（提供必要的刚度和强度）和成本方面，PET是一种能提供最大优势的聚合物。

此外，PET为回收材料提供了一个发展良好和有弹性的供应链，进一步提高了材料和高效生产技术的环境可信度，允许回收任何生产废料以将其制成新的泡沫芯核材料。

回收PET是一种可用于热塑性泡沫挤出的原材料，但为了获得稳定的泡沫，这种材料的粘度需要大幅调整，才能被用于反应挤出过程。

因此，挤出机不仅是引入物理发泡剂的工艺辅助设备，它还是使熔融的PET与改性剂发生反应，以改变聚合物行为的化学反应器，从而在冷却时，能显著提高PET保持精细低密度泡沫状态的能力。

热塑性泡沫的挤出过程

由于消费后的PET能得到广泛的回收，为人们利用已经组织良好的供应链提供了机遇。

固瑞特（Gurit）最近投资了纵向一体化的回收技术，从回收流到PET泡沫，目的是利用这条供应链，赋予PET废弃物第二次生命。

在一个非常节能、浪费最少的过程中，回收的PET被加工成泡沫。

在随后的配套过程中，根据风力发电机叶片的尺寸和要求，对PET泡沫结构进行切割。

该切割过程产生的废物必须被处理掉，但是，通过在配套操作旁边安置挤出机，可以直接将这些废料放入相邻的挤出机中进行回收利用，这样就降低了整体成本，同时还减少了浪费和运输排放。

可持续的产品

固瑞特（Gurit）为风能行业提供可持续的芯核材料

巴沙木和回收PET都为风能行业以极具竞争力的成本实现其进一步减少环境足迹、最大程度地减少浪费且不影响力学性能的目标作出了重大贡献。

然而，尽管有这些创新和进步，挑战依然存在，例如，在使用寿命结束时对先进复合材料的回收。

这一挑战的范围如此之广，只有更广泛的产业合作才有可能成功解决问题。