主要成果
ドイツの応用研究機関がEUプロジェクトの一環として、風力発電ブレードの「前縁部（リーディングエッジ）」をモジュール化し、交換可能にする設計を開発した。従来のブレードは、前縁部が摩耗すると構造全体を交換せざるを得なかったが、新設計では摩耗した部分だけを剥がして新しいストリップに差し替えることができる。これにより、ブレードの効率を新品の状態まで回復させることが可能となる。
技術・詳細
本技術の核心は、分離不可能な一体成型ではなく、中央に連続的な荷重支持スパー（主桁）を配置し、その周囲に他のコンポーネントを接合させるモジュール設計にある。特に前縁部には、天然繊維で強化された熱可塑性プラスチックを採用し、取り外し可能な接着接合部を用いることで、摩耗時に意図的に剥離させ、交換できるようにした。天然繊維強化熱可塑性プラスチックは、ガラス繊維システムよりも再利用やリサイクルに適しており、強化効果が緩やかに低下する特性を持つ。
製造面では「プルトルージョン（pultrusion）」法を採用している。これは連続繊維を樹脂浴に通し、加熱ダイで硬化させる手法で、スパーを必要な長さに切断するだけで済むため、製造工程の短縮につながる。ミュンヘンの見本市で公開されたデモンストレーターでは、廃棄されたローターブレードから切り出したリブを再利用し、素材の循環利用の実証も行われた。
背景・業界の文脈
風力発電ブレードは、約20年間にわたり過酷な天候にさらされる。特にフルロード運転時のブレード先端は時速185マイル（約297km/h）以上の速度に達し、この速度で衝突する雨滴はサンドペーパーのように表面を削り、ピッティング（点食）や粗化を引き起こす。表面の平滑性が失われると空気の流れが乱れ、ユーティリティスケールのタービンでは年間エネルギー生産量が最大5%低下することがある。従来のブレードはガラス繊維ラミネートの2つの半殻を接合した密閉構造であるため、一部の摩耗であってもブレード全体を廃棄せざるを得ず、EU圏内では毎年数万トンの複合材廃棄物が蓄積し、埋め立て禁止ルールとの間で大きな課題となっていた。
今後の展望
本プロジェクトはイタリアの技術大学が調整役となり、欧州の研究・産業界から約20のパートナーが参画した。現在はデモンストレーターによる接合部と材料の検証段階であり、実用化には、見本市では再現できない塩害、雹（ひょう）、氷、および数十年にわたる疲労サイクルへの耐性を証明する必要がある。実環境での耐久性が証明されれば、現場の作業員が損傷したストリップのみを剥がして交換するだけで運用を継続できるため、メンテナンスコストの削減と廃棄物量の劇的な抑制が期待される。
元記事: https://www.ecoportal.net/en/lab-germany-built-wind-turbine-blade/43693/
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