风力涡轮机逐渐大型化，涡轮机叶片也随之越来越大。若叶片保持20 年及以上的使用寿命，则需要由耐用材料制作。在叶片达到使用年限时，这些耐用材料可以重复利用，而不是扔进垃圾填埋场。

如何高效、低成本并且最好使用可回收材料制造更大的涡轮机叶片，也是美国国家可再生能源实验室(NREL) 的研究人员目前正在解决的难题。

美国先进复合材料制造创新研究所（IACMI）提供的新一轮融资，在未来五年内，将有助于推动NREL的研究工作。IACMI 是美国能源部先进材料与制造技术办公室和田纳西大学研究基金会创建的合作机构。该机构提供了3000 万美元研究资金，NREL 作为获得该研究资金的六个机构之一，将获得410 万美元，负责监督IACMI 的风能技术领域，主要是识别创新复合材料、简化风力涡轮机叶片的制造工艺。

NREL 风电技术高级工程师、IACMI 风电技术领域主任DerekBerry 称：“我们的主要目标是推动技术进步，朝着更长、更轻的叶片发展，让叶片可以捕获更多的能量，从而降低风电的平准化成本。”

这是IACMI 获得的第二轮融资，首轮融资是2015 年该机构成立之初获得的7000万美元。

NREL 国家风能技术中心主任Daniel Laird 负责监督这项研究，他称“我们与IACMI 在可回收风力涡轮机叶片方面的合作取得了很大进展，有了这笔新的融资，NREL 能够继续推动这一更高效、更可持续的新技术朝着商业化迈进。”

科罗拉多州经济发展和国际贸易办公室（OEDIT）还承诺会等额提供410 万美元的联邦基金，以推动未来五年的研究工作。此举旨在支持科罗拉多州构建以复合材料为中心的就业、产业生态系统，这将在清洁能源经济中发挥关键作用。

创造性能更佳的复合材料

尽管业界过去曾使用其他材料制造涡轮机叶片，但是现在一致认为复合材料是最佳之选。复合材料是由两种或多种材料组合而成的新型材料。复合材料比单一材料更坚固，强度更大，质量更轻，最适合制造涡轮机叶片。

传统上，叶片生产会用到热固性树脂，热固性树脂通常需要加热，从而固化复合材料。固化形成的化学键必须足够牢固才能在气流运动中使用多年。

由此产生的后果？涡轮机叶片达到使用年限时，这种化学键会很难分解，许多叶片也就难以回收利用。

幸运的是，公众正在转变对可持续发展的看法，制造商也希望他们的“绿色”技术能够推动绿色发展，在这一背景下，变革正在来临。

Berry 称：“2015 年我们开始与IACMI 合作时，我与风力机制造商以及叶片制造商坐下来商谈，询问他们叶片的可回收性是否是他们所考虑的首要因素。他们都说不是。现在，事情发生了翻天覆地的变化，制造商优先考虑可持续发展，叶片的可回收性成为了他们考虑的首要因素。”

IACMI 的研究人员正在研究其他复合材料，包括一种无需加热就能聚合（或粘合）的热塑性树脂体系，这可能使其日后更容易分离，从而更易于回收。

加速发展提高叶片制造各个阶段的自动化程度是NREL 研究人员工作的另一个重要方面。目前，叶片制造工序还是劳动密集型，叶片工厂工人往往需要从事困难的工作，有时还要参与高空作业。实现部分生产工序自动化，特别是修补打磨等表面处理工序的自动化，能降低成本，缩短制造周期，保持产品一贯的质量。

Berry 说到“我们想要确保每个出厂的涡轮机叶片质量都是最好的”他坚信自动化将有助于实现这一目标。

过去，自动化研究成本高昂，进展缓慢，但据Berry 所说，自动化已经渐渐取得进展，Berry 补充道，“直到最近，我们才在自动化上取得了重大进展，但是还有大量研究亟待进行。”

拓展NREL 制造研究能力IACMI 提供的首轮资金不仅用于启动自动化研究，也用于启动制造业其他领域的研究。Berry 说，这笔资金，加上NREL 和科罗拉多OEDIT 的支持，是NREL 复合材料制造培训技术（CoMET）中心制造研究能力得以构建与拓展的关键所在。

Berry 称“CoMET的一切都离不开IACMI 的资金支持。

最初几年，CoMET 的大多数工作都服务于IACMI 的项目。现在，CoMET 扩大了业务范围，纳入水电和其他制造业项目。”

CoMET 是座狭长的昆塞特式建筑，坐落于科罗拉多州博尔德市郊NREL 占地庞大的Flatirons 校园内，里面满是复合材料样品、机械设备，当然还有涡轮机叶片。

自2015 年获得初始资金以来，CoMET 已经成为合作枢纽。产业研发人员同NREL 研究人员一道扩大生产模型规模，同时进行检验优化。在CoMET 成功扩大新技术规模之后，NREL 研究人员通常会调转方向，与产业合作伙伴共同工作，将生产模型和创新材料应用到全规模制造工艺和涡轮机叶片中。

Berry 认为，“CoMET 最重要的一点，就是促进了公私合作”。他还说，通过合作关系，“能降低使用先进材料及制造工艺带来的风险，为实现商业化提供重要途径。”后续工作

随着新资金的注入，Berry 及其团队正致力于识别对美国风电行业最具价值的研究项目。无论新项目的重点落在何处，保证风力涡轮机叶片的质量永远是第一要务。

Berry 指出，保证质量是降低成本的关键所在，涡轮机叶片韧性越强，所需要的运营维护工作自然也就越少（即在风电场监测维修涡轮机叶片所花费的时间越少）。

随着美国开始部署越来越多的海上风电机组，质量显得尤为重要。通常维修人员需要搭乘轮船、驳船以及吊车来对海上风力发电机庞大的涡轮机叶片进行检修。因此，IACMI 下一步研究的重点是确保NREL 的研究也能转向海上应用。

从根本上讲，NREL 在IACMI 中的作用，就是简化涡轮机的生产流程，帮助加快各地的风电部署。Berry 说：“说到底就是要减少风电的平准化成本。”