隨著工業的發展,能源問題、環境污染問題日益受到各國的關注,清潔能源受到推崇,已成為未來能源的發展趨勢。其中風力資源是取之不盡、用之不竭的天然清潔能源,全球對風力資源的開發力度正不斷加大。歐洲風能研究會指出,最近6年來,人類從風力上得到的能源年增30%,北美、中國、日本、印度以及南美洲和歐洲的部分國家都在大力發展風能。
風能越來越得到重視的一個重要原因是成本顯著降低。現在用風能發一度電的耗資是20年前的1/10,不到4美分,這與煤炭和天然氣相比,在價格上就很具競爭力了。預計到2020年,風能的價格還要比現在低一半。而風力發電價格的降低,則有賴于材料技術的進步。風力發電裝置最關鍵、最核心的部分是發電轉子葉片,它占整個風力發電裝置成本的15%~20%,葉片的設計和采用的材料決定風力發電裝置的性能和功率,也決定風力發電的價格。因此,葉片材料的選擇、制備工藝優化對風力發電裝置十分重要。
風力發電轉子葉片用的材料根據葉片長度不同而選用不同的復合材料,目前最普遍采用的是玻璃纖維增強聚酯樹脂、玻璃纖維增強環氧樹脂和碳纖維增強環氧樹脂。對于風力發電裝置而言,葉片越長、質量越輕、材料強度越高越好。同樣是34米長的葉片,采用玻璃纖維增強聚酯樹脂時質量5800kg,采用玻璃纖維增強環氧樹脂時質量5200kg,而采用碳纖維增強環氧樹脂時質量只有3800kg,因而從性能來講,碳纖維增強環氧樹脂葉片最好,玻璃纖維增強環氧樹脂葉片次之。
因此可以預見,采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料是葉片材料發展的趨勢,特別是隨著發電單機功率的增大,要求葉片長度不斷增加,其在風力發電上的應用也將會不斷擴大。對葉片來講,剛度也是一個十分重要的指標。研究表明,碳纖維復合材料葉片剛度是玻璃纖維復合材料葉片的兩倍。國外專家認為,在發展更大功率風力發電裝置和更長轉子葉片時,采用性能更好的碳纖維復合材料勢在必行。