最近俄乌战争让世人看到了能源的重要性，切身的体会就是咱们的油价又要涨了。风力发电是新能源行业的一个重要方向，全球多个国家多家企业都在发展它。风力发电机叶片是风力发电的核心部件，制作材料从木质到碳纤维经历的不断的更迭，为什么现在碳纤维会替代之前的玻璃纤维了呢？
 
风电叶片应用上，碳纤维为什么会替代玻璃纤维？
 
    风电叶片材料的发展趋势是什么？
 
    别看风力发电是新能源行业，其实它已经发展了100多年了，风电设备上的叶片也从开始的木材、布变成了后来的铝合金，再到现在的玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料。复合材料制成的风电叶片是一个薄壳的结构，由大梁、腹板和蒙皮组成，其中复合材料的重量占总体重量的90%以上。
 
    风力发电发展至今，风机功率越来越大，风机叶片的长度也越来越长，随之而来的是重量的越来越重。风力发电需要高强度、高模量、低密度的材料来制造，才能在未来的发展中取得更大的优势，想要找打这种材料难度并不小。玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料就是较为合适的选择，而且碳纤维复合材料的性能更好，更适合用在风电叶片上。
 
    随着我国风电建设进程的快速推进，风电也一跃成长为当前碳纤维下游领域应用规模中最大的部分。2020年咱们国内碳纤维的需求量约为2万吨，相较2016年的0.3万吨大幅增加，2020年占碳纤维需求的比例达到40%。2016-2019年风电装机量相对平稳，碳纤维需求仍大幅增长，主要原因是渗透率持续提升，这背后是风电机组大型化对风电叶片提出了更高要求。
 
风电叶片应用上，碳纤维为什么会替代玻璃纤维？
 
    碳纤维材料在风电叶片上的应用有哪些？
 
    1、主梁帽：碳纤维复合材料在风电叶片中最重要的应用部位就是主梁帽，碳纤维主梁帽大幅减轻了叶片的重量，是目前风力发电机中最为常用的一种。
 
    2、蒙皮表面：碳纤维复合材料还可以使用在蒙皮表面上，减少作用在支撑梁上的受力和扭矩，采用良好的结构设计可以实现“材料诱导式”的叶片受载弯扭耦合。
 
    3、叶片根部：碳纤维复合材料使用在叶片根部时，可以增加根部材料的承载强度和断裂强度，促使施加在螺栓上的动态载荷减少，同时增加根部法兰处的螺栓数量，从而增加叶片和轮毂连接处的静态强度和疲劳强度。
 
    4、叶片前后缘防雷系统：碳纤维复合材料使用于风机叶片的前后缘，不仅可以提高叶片刚度、降低叶片质量，利用特殊设计还可以具备避雷效果，降低自然雷电对叶片的损伤。
 
风电叶片应用上，碳纤维为什么会替代玻璃纤维？
 
    相比于玻璃纤维，为什么碳纤维更受重视？
 
    风电叶片的长度随着材料和技术的提升而不断加长，现如今全球最长的风电叶片已经突破了100米，而且是咱们国内的企业生产出来的，虽然还在测试，但未来发展前景非常可观。
 
    玻璃纤维复合材料的密度和碳纤维复合材料相差不多，单看重量来说玻璃纤维复合材料其实并不算差，不过玻璃纤维复合材料的抗拉强度和抗拉模量却远不及碳纤维复合材料，这才是碳纤维替代玻璃纤维的重要原因。因为长度太长，玻璃纤维复合材料性能达不到标准，会出现共振和扭转的问题，无法满足大型化的需求。
 
    文章转载说明：本文由智上新材料整理编辑发布，版权所有，未经允许不得转载。