葉片芯材（結(jié)構(gòu)泡沫）是風(fēng)電葉片的關(guān)鍵材料，在葉片的前緣、后緣以及腹板等部位，見圖1，一般采用夾層結(jié)構(gòu)來增加結(jié)構(gòu)剛度，防止局部失穩(wěn)、提高整個(gè)葉片的抗載荷能力，同時(shí)憑借較低的密度助力葉片向輕量化、大尺寸化方向發(fā)展。芯材占葉片材料成本的 10%到 15%，如今芯材在葉片應(yīng)用主要包括巴沙輕木、PVC 泡沫、PET 泡沫等，其在風(fēng)電使用占比見圖2，可以看到目前使用量最大的還是巴沙輕木，其次PVC、PET。

圖1 葉片芯材使用示意圖

圖2 葉片各種芯材使用比例

巴沙輕木

巴沙輕木，輕木是天然生長的，盛產(chǎn)于南美的厄瓜多爾，全球 90%以上的輕木都是來自于厄瓜多爾，厄瓜多爾肥沃的土壤、年均90 英寸的降雨量及熱帶雨林的充裕日照等得天獨(dú)厚的自然條件是巴沙輕木快速健康成長的重要因素。巴沙輕木是世界上最輕的樹木，每立方米僅重 150 公斤，一個(gè)成年人可以抬起約等于自身體積 8 倍以上的輕木。同時(shí)巴沙輕木還是世界上生長最快的樹種，需要 5-7 年即可由樹苗長為 90 英尺的高大樹木。由于樹木的生產(chǎn)周期限制了供應(yīng)，每次風(fēng)電需求爆發(fā)，巴沙輕木都會(huì)供不應(yīng)求。

PVC泡沫

以乙烯基聚合物為基礎(chǔ)，通過貫穿的芳香酰胺聚合網(wǎng)絡(luò)的合金泡沫材料, 由聚氯乙烯、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑等塑料助劑等，經(jīng)過投料、共混、模壓、后處理、模壓等復(fù)雜的工序制成。習(xí)慣稱為交聯(lián)PVC泡沫芯材，是復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的理想芯材。該產(chǎn)品綜合機(jī)械性能優(yōu)異，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有很高的性價(jià)比，在風(fēng)電，和水上船艇等領(lǐng)域已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用。PVC 泡沫原板的兩大供應(yīng)商分別是瑞典的戴鉑DIAB公司和意大利的 Maricell 公司，國內(nèi)多為進(jìn)口原板再加工。

圖3 PVC泡沫示意圖

圖4 PET 泡沫示意圖

圖5 PET 重復(fù)單元結(jié)構(gòu)圖

三種芯材的對(duì)比

可以看到三種芯材各有各自特點(diǎn)，巴沙輕木純天然，但是產(chǎn)量有限，價(jià)格昂貴，密度高，PVC機(jī)械性能最優(yōu)，但是廢棄處理污染大，而PET機(jī)械性能介于巴沙木和PVC之間，但是耐高溫、原料成本低、且可回收利用，符合當(dāng)今綠色環(huán)保的潮流，目前全球最大的風(fēng)電主機(jī)廠商Vestas，LM等已經(jīng)設(shè)計(jì)完成了全PET芯材的風(fēng)電葉片并進(jìn)行了試運(yùn)行，效果良好，筆者認(rèn)為隨著產(chǎn)能的快速增長，PET泡沫在未來有望取代巴沙輕木和PVC在風(fēng)電領(lǐng)域的應(yīng)用。