Системы молниезащиты имеются у обычных лопастей ветряных турбин. Но защита необходима для лезвий, сделанных из нового типа материала, композитов из термопластической смолы, и изготовленных с использованием инновационного процесса термической сварки, разработанного учеными из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).
Термопластические материалы (например, пластиковые бутылки) легче переработать, чем термореактивные материалы, которые сегодня обычно используются для изготовления лопастей ветряных турбин. В то время как термореактивные материалы необходимо нагревать для отверждения, термопласты твердеют при комнатной температуре, что сокращает как время изготовления лезвий, так и затраты, говорится в статье на сайте NREL.
Процесс термической сварки термопластичных лезвий позволяет получить эти преимущества и даже совершенствует их, заменяя адгезивы, которые в настоящее время используются для соединения компонентов лезвия. Использование сварки вместо склейки устраняет такие недостатки, как лишняя масса и возможность растрескивания.
Хотя термическая сварка имеет свои преимущества, она также требует добавления в лезвие металлического нагревательного элемента, притягивающего молнии. В результате группа исследователей NREL при поддержке General Electric (GE) и LM Wind Power изобрела новую систему молниезащиты для обеспечения безопасности новых термопластичных материалов.
После получения финансирования партнеры по исследованиям открыли центр обучения и технологии производства композитов (CoMET), чтобы продемонстрировать, что термопластичные лезвия, запечатанные с помощью термической сварки, могут быть защищены от ударов молнии.
Команда влила в оболочку лезвия расширенную алюминиевую фольгу, чтобы отвести ток молнии от металлических нагревательных элементов. В завершении они использовали моделирование, показывающее, что удар молнии не приведет к отказу лезвия с установленной системой молниезащиты.
Испытания на физические повреждения, в ходе которых лезвия подвергались воздействию высоких электрических токов, показали, что около 80% электрического тока проходит через слой расширенной алюминиевой фольги для защиты от молнии, а не на поверхность лезвия. Углеродное волокно под поврежденным участком наконечника также не пострадало.
Исследования подтвердили, что конструкция способна защитить лопасти ветряных турбин от повреждений, вызванных ударами молнии.
