NREL et Arkema font progresser les pales d'éoliennes en composites thermoplastiques recyclables

Crédit photo : NREL

Avec pour objectif des pales d'éoliennes recyclables, des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colorado, États-Unis) du Département de l'Énergie des États-Unis, en partenariat avec Arkema Inc. (King of Prussia, Pennsylvanie, États-Unis), ont récemment démontré la faisabilité d'une résine thermoplastique, et ont validé son intégrité structurelle sur une pale composite thermoplastique fabriquée au NREL.

Le NREL a aussi annoncé le développement d'un modèle techno-économique pour explorer les avantages coûts de l'utilisation d'une résine thermoplastique dans les pales. Selon le NREL, la fabrication de pales d'éoliennes avec des résines thermoplastiques, par opposition aux résines thermodurcissables conventionnelles comme l'époxy, rendrait les pales plus recyclables et permettrait aussi des pales plus longues, plus légères et moins coûteuses — les coûts inférieurs venant de la capacité à durcir la résine thermoplastique du NREL à température ambiante, éliminant les coûts de processus et de main-d'œuvre associés. Le nouveau processus, ont déterminé les chercheurs, pourrait rendre les pales environ 5 % moins chères à fabriquer.

Le NREL abrite l'installation Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) au campus Flatirons près de Boulder, Colorado. Là, les chercheurs conçoivent, fabriquent et testent des pales de turbines composites. Ils ont précédemment démontré la faisabilité du système de résine thermoplastique en fabriquant une pale composite d'éolienne de 9 mètres. Ils ont suivi cette démonstration en fabriquant et validant structurellement une pale composite thermoplastique de 13 mètres comparée à une pale thermodurcissable quasi identique. Ce travail, couplé au travail d'Arkema et d'autres partenaires de l'Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation (IACMI, Knoxville, Tennessee, États-Unis), a démontré les avantages de s'éloigner du système de résine thermodurcissable. La résine thermoplastique pourrait aussi permettre aux fabricants de construire les pales sur site, dit le NREL, allégeant un problème que l'industrie rencontre alors qu'elle tend vers des pales plus grandes et plus longues.

« Avec les systèmes de résine thermodurcissable, c'est presque comme quand vous faites frire un œuf. Vous ne pouvez pas inverser ça », dit Derek Berry, ingénieur senior au NREL. « Mais avec un système de résine thermoplastique, vous pouvez faire une pale avec. Vous la chauffez à une certaine température, et elle refond. Vous pouvez récupérer la résine liquide et la réutiliser. » Berry est co-auteur d'un nouvel article intitulé « Structural Comparison of a Thermoplastic Composite Wind Turbine Blade and a Thermoset Composite Wind Turbine Blade », qui paraît dans le journal Renewable Energy.