Robynne Murray, chercheuse au NREL, travaille sur une aube de turbine en composite thermoplastique au NREL.  Les thermoplastiques, contrairement aux thermodurcissables, peuvent être recyclés, ce qui rendrait l'énergie éolienne plus durable tout en réduisant les coûts.

Passer des thermodurcissables aux thermoplastiques pourrait économiser du temps et de l’argent dans la construction de pales d’éoliennes

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Des chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du DoE Energy, en collaboration avec des ingénieurs d’Arkema Inc de Pennsylvanie, ont montré qu’il était possible de construire des pales d’éoliennes avec l’intégrité structurelle nécessaire à partir de composites thermoplastiques.

Actuellement, les lames sont fabriquées à partir de résines thermodurcissables, ce qui nécessite plus d’énergie et de main-d’œuvre pour la fabrication que la version thermoplastique. Et les lames thermodurcissables défectueuses – et il y en a beaucoup – se retrouvent dans des décharges. Les lames thermoplastiques, par contre, pourraient être fondues et réutilisées si elles étaient défectueuses, cassées ou obsolètes. Les versions thermoplastiques seraient également plus longues ou plus légères et coûteraient moins cher.

«Avec les systèmes de résine thermodurcissable, c’est presque comme lorsque vous faites frire un œuf; Vous ne pouvez pas l’inverser », déclare Derek Berry, ingénieur senior chez NREL. «Mais avec une résine thermoplastique, vous pouvez en faire une lame, puis vous pouvez la chauffer à une certaine température et elle fond à nouveau. Vous pouvez ainsi récupérer la résine liquide et la réutiliser. »

Robynne Murray, chercheuse au NREL, travaille sur une aube de turbine en composite thermoplastique au NREL. Les thermoplastiques, contrairement aux thermodurcissables, peuvent être recyclés, ce qui rendrait l’énergie éolienne plus durable tout en réduisant les coûts.Dennis Schroeder / NREL

NREL a également développé un modèle pour explorer les avantages de coût de l’utilisation de lames en résine thermoplastique. Les pales d’éoliennes actuelles sont principalement constituées de matériaux composites tels que la fibre de verre imprégnée d’une résine thermodurcissable. Ils ont besoin de plus de chaleur pour durcir la résine qu’un thermoplastique qui durcit à température ambiante, ce qui augmente le coût et le temps de fabrication des lames. Les lames en thermoplastique nécessitent également moins de travail à fabriquer et la main-d’œuvre représente actuellement environ 40% d’une lame. Le procédé thermoplastique, selon les chercheurs, pourrait réduire le coût des lames d’environ 5%.

L’équipe NREL a construit une pale d’éolienne en composite de 9 mètres et 13 mètres. Les tests ont montré que ces aubes fonctionneraient bien et absorberaient plus d’énergie des charges sur les aubes plutôt que de les transmettre au reste de la turbine. Cela réduit l’usure de la turbine.

Les résines thermoplastiques permettraient également aux entreprises de fabriquer des lames sur place, réduisant ainsi les problèmes de transport de lames plus grandes et plus longues. Au fur et à mesure que les pales grossissent, il en va de même pour les défis de les amener du site de fabrication au site de l’éolienne.

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