Velden met draaiende windturbines inspireren tot gedachten over aardevriendelijke energie, maar tot nu toe, het opwekken van windenergie is niet zo duurzaam geweest als mensen misschien dachten.

Het kost over het algemeen veel tijd en energie om het type hars uit te harden dat de 150 voet brede glasvezelturbines sterk en duurzaam maakt. Als ze na 20 of 25 jaar eindelijk verslijten, zeer weinig van het materiaal kan worden gerecycled.

Doug Adams, Distinguished Professor of Civil and Environmental Engineering en de Daniel F. Flowers Professor, zei dat windturbines een ideaal project waren voor het Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, een consortium van industrie, overheids- en academische instellingen gericht op het verbeteren van de composietmaterialen die worden vervaardigd voor gebruik in turbines, auto's, opslagtanks voor gecomprimeerd gas en een aantal andere producten zoals vliegtuigen en sportartikelen.

"Wat is een betere toepassing om naar te kijken dan windenergie, waar we denken aan energie en duurzaamheid voorop in onze gedachten? Het is een grote uitdaging in de fabricage van composieten, " zei Adams, die ook voorzitter is van Vanderbilt's Department of Civil and Environmental Engineering.

Het probleem heeft een oplossing in zicht, dankzij een nieuwe recyclebare hars die uithardt bij kamertemperatuur, geleverd door industriepartner Arkema. Deze nieuwe hars, genaamd Elium, creëert zijn eigen warmte en hardt uit zonder gebreken in de glasvezel. In tegenstelling tot zijn voorganger, deze hars verhindert niet dat de glasvezel wordt gerecycled.

De toenemende vraag naar elektriciteit van het land heeft geleid tot een aanzienlijke groei in de windenergiesector. De American Wind Energy Association schat dat er meer dan 52, 000 grootschalige windturbines die in de V.S. en het aantal banen in windenergie groeide in 2016 met 20 procent. Deze groei stimuleert innovatie in alle aspecten van de windindustrie, inclusief verbeteringen in de productie-efficiëntie, opleiding van personeel en recycling aan het einde van hun levensduur. De langetermijnimpact van het werk onder leiding van Vanderbilt omvat lagere productiekosten, verbeterde betrouwbaarheid van turbines en verminderd energieverbruik gedurende de hele levenscyclus.

Adams, afgestudeerde student werktuigbouwkunde Christopher Nash, en de onderzoeksstaf van het Laboratory for Systems Integrity and Reliability in dit project voor het composieteninstituut was om de zelfinstellende eigenschappen van de hars te testen met behulp van infraroodbeeldvorming en een algoritme te produceren dat fabrikanten kunnen gebruiken bij het opzetten van het proces op hun productielijnen.

"Deze technologie van composietmaterialen is opwindend omdat het de cirkel rond duurzaamheid in windenergie sluit, ' zei Adams.

De volgende stap is het opschalen van het proces van testcomponenten naar bladen op ware grootte. Als partner in het instituut, Vanderbilt zal kunnen profiteren van het robuuste ecosysteem van de toeleveringsketen van het consortium om efficiënt de materialen en productiecapaciteit te verkrijgen die ze nodig hebben, en bieden Vanderbilt-studenten de mogelijkheid om samen te werken met een breed scala aan partners met uiteenlopende capaciteiten.