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2018-08-31 11:46

新能源材料风电叶片、太阳能电池与英斯特朗的不解之缘

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风电叶片测试


作为一种清洁稳定的可再生资源,在环境污染和温室气体排放日益严重的今天,风力发电作为全球公认可以有效减缓气候变化、提高能源安全、促进低碳经济增长的方案。风电是目前最具开发与推广价值的可再生能源之一。另外,中国的风电规模稳居全球之首,技术创新能力也走在各国前列,风电已经成为中国能与世界站在同一起跑线上的战略性新兴产业之一。

作为“捕捉”风的核心组件,叶片是风力发电机中最基础、最关键的部件,其良好的设计、稳定的质量和优越的性能是保证风电机组正常运行的重要因素。在风电行业,风机叶片的逐渐大型化、轻量化、低成本化已成为行业发展的必然趋势。风机叶片在很大程度上决定了风电机组的发电效率、成本和使用寿命,因此其选材、设计与制造非常关键。纤维增强树脂基复合材料具有出色的耐疲劳特性和可设计性,大型风电叶片基本上都以此类材料为主体。对于风电叶片这种大型结构件来说,树脂的力学性能显得尤为重要。

    

在测试叶片材料纤维增强树脂基的解决方案中,采用Instron电子万能试验机,夹具采用楔形剖面摩擦夹紧装置。实验时将样条放在固定位置上,保持样条的轴线与上下夹头中心线一致,控制一定的加载速率,通过在样条中部安装引伸计测量其延伸率,连续加载直至样条破坏,测试数据系统自动采集并保存,即可测试材料的拉伸性能。


在国际上,英斯特朗试验机设备在风电领域广受欢迎。位于丹麦奥尔堡和布兰德的西门子风电测试中心占地面积超过27,000平方米,测试能力全球领先,拥有世界上最大的风力发电机测试设施,其中就包括Instron 5900系列系统。

今年5月英斯特朗与常州达姆斯检测技术有限公司(WMC China)成立国际联合创新实验室。


WMC China作为第三方测试服务的领跑者,实验室装有数台英斯特朗试验机设备,拥有复合材料测试评估和结构件测试验证的能力,专注于风电、航空航天、轨道交通、汽车等复合材料应用领域。

太阳能电池测试

除了风电能源以外,随着全球对 “ 绿色能源 ”的日益关注,很多公司正在积极开发高效率、低成本的太阳能电池的各种应用。英斯特朗材料测试系统能够协助测试薄膜和基板等用于制造光伏电池的材料的力学性能,也包括熟知的太阳能电池。很多跨国公司都致力于太阳能电池的开发和制造,他们希望优化电池输出的能量,使它保持高质量和高可靠性,并尽量减小这些设备的成本。

国际电工委员会(IEC)是世界性的领导组织,编写并出版了有关于电气,电子和相关技术的国际标准 - 统称为电工技术。其中太阳能电池必须遵从由其制定的 IEC 61646 “薄膜地面光伏( PV)模块”标准来取得设计资质和型式批准,或遵从 IEC 61215 “地面用晶体硅光伏( PV )模块 ” 取得设计资质和型式批准。标准的力学加载试验可以测定该模块是否能承受每小时130公里的风压。把载荷逐渐地施加到模块的前面和背面,同时再反过来施压,要求的压力是2400Pa并维持1小时,这样一共反复3次。

英斯特朗用于光伏模块测试有以下两种实验方法:

  • 四点弯曲试验

可对玻璃和不锈钢基体进行试验,以保证这些基体的周边强度。同时,这个试验可以保证基体的刚度,使其具有充分的可靠性,并使其和电池的电路连接能长期可靠。

  • 90°粘结剥离试验

可对各种薄膜层进行试验,如熟知的“铺层”样品。这个剥离试验可用来测试各层之间使用的粘结剂的质量情况。



针对上述类型的实验,英斯特朗建议使用单立柱式的电子万能材料试验,配备90°剥离粘结夹具,由气动夹具和橡胶贴面的齿面组成,可用来测量这些薄膜堆的剥离载荷。另外,软件Bluehill Universial能实现粘结力的测量自动化,并使操作者对试验结果具有充分的信心。独特的90°剥离夹具的设计是没有摩擦力的。因此,所有的测量得到的载荷就是薄膜和粘结剂之间的力。薄膜强度至关重要,很多公司都使用英斯特朗带有气动夹具的单柱式试验机,来进行薄膜的拉伸试验,以研究薄膜的拉伸性能。


新材料是中国制造2025计划重点发展领域,与新能源相关的颠覆性新材料同样面临广阔的市场和发展前景。除了风电叶片和太阳能电池以外,英斯特朗在如超导材料、纳米材料、石墨烯等新能源材料战略前沿领域也积累了丰富的材料测试经验。


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