0
Posted by PolimerNedir | Posted in Enerji, Teknoloji, Üretim Teknolojisi | Posted on 23-02-2010
Türkiye Rüzgar Enerjisi Birliği ve Avrupa Rüzgar Enerjisi Birliği tarafından Ankara’da düzenlenen çalıştayda varılan sonuçta, Türkiye’nin artan enerji talebinin büyük bir kısmının rüzgar enerjisi ile karşılanabileceği belirtiliyor. Artan talebe karşı ihtiyaç duyulan ürün miktarı ise ileri düzey mühendislik ile yeni polimer teknolojilerinin irdelenmesi gereğini beraberinde getiriyor.
Türkiye’nin enerji talebinin her sene ortalama %8′i arttığı düşünülürse, 2007 senesinden itibaren hızla artan rüzgar enerjisi üretim kapasitesinin 2023 yılında ulaşması tahmin edilen 20 GigaWatt’lık kapasite, 2023 senesindeki enerji ihtiyacımızın %20’sini karşılayabilecek.Tahmin edilen üretim kapasitelerine erişildiği takdirde, Türkiye’nin kuvvetli bir plastik sektörüne sahip olmasının da verdiği avantajla birlikte, Türkiye, dünyanın önde gelen rüzgar enerjisi üreticilerinden biri haline gelebilir.
Önümüzdeki yıllarda ihtiyaç duyulacak enerji talebini karşılamak için daha büyük rüzgar türbinlerine ihtiyaç duyulacak. Türbin palası üreticileri ise bu ihtiyaca cevap verebilmek için hem üretim hem de malzeme boyutunda gelişim sağlamak durumunda.
Türbin palalarını üretmek için kullanılan vakum yardımıyla reçine transfer kalıplama yöntemi (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding (VARTM)) hem uzun zaman alan hem de hata payı yüksek olan bir üretim tekniği. Ancak bu tekniği otomize ederek kullanılan üreticiler kalite kontrolü yüksek ve istikrarlı ürünler elde edebildikleri gibi karmaşık tasarımları da yaratabiliyorlar. Bugüne kadar üretilen türbin palaları termoset polimer reçine bazlı kompozitlerden oluşuyor. Fakat sektörün sahip olduğu bütün üretim teknolojilerine rağmen, gelecekte karşılaşılacak işlenebilirlik ve geri dönüşüm gibi sorunların termoset plastiklerle çözümlenmesi mümkün değil. Buna karşın termoplastik kompozitler, başta geri dönüşüm olmak üzere birçok avantaj sağlayabilir.
Öncelikle, termoplastikler ısıtıldıkları zaman kolayca işlenebilen soğutulduklarında ise termosetler gibi sertleşen polimerlerdir . Bu sebeple kullanım sürelerinin sonunda termoplastik bazlı malzemeler yeni bir ürüne dönüştürülebilir. Binlerce tonluk pala ihtiyacı göz önüne alındığında, geri dönüşüm önemli bir etmendir.
Buna ek olarak, termosetler gibi kürleşme reaksiyonu gerektirmeyen termoplastikler, üretim süresini kısaltır. Yine ısıtıldığında işlenebilirlik özelliği sayeside, ayrı üretilen parçalar ısıl işlemler sonucunda kaynaklanabilir. Hatta, küçük parçalar için enjeksiyon kalıplama yöntemi de kullanılabilir.
Termoset kompozitlerle aynı ağırlığa sahip güçlendirilmiş termoplastikler daha mukavimdir, bu sebeple daha hafif yapı ve yeni tasarım elemanları üretmek mümkündür. Termoplastik polimerler ağırlıklarına göre yüksek mukavemet ve sertlik sunar. Ayrıca, kullanım alanında karşılaşacağı yağmur ve kar etkilerine karşı termosetlerden daha dayanıklıdır. Genel olarak, termosetlere kaşılaştırıldığında hasara karşı daha dayanıklıdır: Çatlaklar daha yavaş büyür ve sünek davranışları sayesinde darbeye karşı daha dayanıklıdırlar.
Termosetlerin üretimi sırasında açığa çıkan zararlı uçucu kimyasallar, termoplastiklerin bünyesinde bulunmaz. Bu açıdan bakıldığında termoplastiklerin üretimi çevreye karşı daha duyarlıdır.
Her malzeme seçiminde olduğu gibi termoplastik seçiminin de getireceği sorunlar vardır. Bunların en başında, güçlendirme için kullanılan elyaf ile termoplastik reçinenin arasındaki bağın termoset kompozitlere göre daha güçsüz olması gelir. Buna ek olarak, sıcak ve su olan ortamlarda kompozitin içine işleyecek sıcak nem yüzünden elyafla reçine arasındaki bağ daha da güçsüzleşerek reçine elyaftan sıyrılmaya başlar. Termoplastiklerin yüksek ağdalığı (vizkozite) üretim açısından bakıldığında en büyük problemlerinden biridir. Vizkoziteyi düşürmek için katkı maddeleri ya da yüksek sıcaklık kullanılabilir, ancak bu da hem yapıyı hem de maliyeti olumsuz etkiler. Rüzgar türbini palalarının üretiminde kullanıması için ilk adımda akla gelecek uzay ve havacılık sanayisinde kullanılan poli(eter eter keton), poli(eter imid) ve poli(eter sülfon) gibi yüksek performans termoplastikleri ile; poli(bütilen teraftalat), poliamid ve polipropilen gibi düşük kullanım sıcaklığına sahip termoplastik polimerleri ne yazık ki çok yüksek vizkoziteye sahiptir. Düşük vizkoziteli termoplastikler ve vizkozite düşürücü katkı maddeleri tabii ki vardır, ancak bu sistemler yeterli uygulama koşullarını sağlamakta zorlanırlar.
Termoplastik polimerleri rüzgar enerjisinde kullanılacak malzemelere dönüştürmek için hem akademide hem de endüstride yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Mesela, termosetlerden daha düşük vizkoziteye sahip poliamid bir reçine, elyaflı ortamda polimerize edilerek iyi bir elyaf-reçine bağı sağlanmakta ve türbin palası için önemli bir özellik olan malzeme yorulmasına karşı yüksek direnç elde edilmektedir. Benzer şekilde, GE tarafından geliştirilen siklik yapıdaki polibütilen ve polilaktam gibi kolay akışa sahip (düşük vizkozite) termoplastikler de kullanılabilir.
Tek çözüm tabii ki reaktif termoplastik sistemler değildir. Emülsiyon polimerizasyon tekniğiyle stiren, bütadien, akrilonitril, vinil klorür ve vinil asetat gibi monomerler kullanılarak da farklı çözümler elde edilebilir.
Diğer bir yöntem ise termoplastik reçinenin elyafla beraber karıştırılması (co-mingling) ve ısı altında eriyik hale geçen termoplastiğin elyafa emdirilmesidir. Böylece homojen bir kompozit malzeme, ve dolayısıyla homojen fiziksel özellikler elde edilir.
Giderek yükselen enerji talebi ve çevreye karşı artan duyarlılık, yenilenebilir enerji çözümlerinin hızla piyasaya girmesini tetikliyor. Rüzgar enerjisindeki ihtiyaçlara ve gelişmelere ayak uydurmak zorunda olan üreticiler, mukavim, esnek, kolay işlenebilir, hızlı üretilebilir, maliyet-etkin ve çevreye karşı duyarlı çözümler getirecek olan polimer bazlı malzemeleri yeniden irdelemek durumunda. Enerji alanında ihtiyaca cevap vermek amacıyla hızla gelişen polimer sektörünün, önümüzdeki yıllarda önemi katlanarak artacak olan yenilenebilir enerji kaynakları ve bu kaynaklardan enerji elde etmek için geliştirilen teknolojilerde kullanılan malzemelere öncülük edeceği öngörülüyor.
Kaynak: Reinforced Plastics (Ocak-Şubat 2010); Composites World (Kasım 2008).
Resim: Composites World (Kasım 2008)
Enerji uygulamalarında kullanılan ve geliştirilen diğer polimer bazlı malzeme haberleri için,
Enerji Üreten Polimer-Seramik Kompozitler
Polimer Nanokompozitlerin Bugünü ve Yarını
Bu yazı toplamda 71, bugün ise 0 kez görüntülenmiş