CN111164303B - 一种新材料在风力涡轮机的部件与装置中的应用及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有叶片结构的风力涡轮机叶片，叶片结构包括表面和支撑外壳结构的负载梁，其中所述叶片结构包括功能化的含石墨烯的材料。本发明涉及一种风力涡轮机的混凝土塔架，其包括垂直延伸至某一高度的负载结构，包括功能化的含石墨烯的材料。本发明还涉及在风力涡轮机的部件中使用功能化的含石墨烯的材料。本发明还涉及一种改装叶片结构的方法和功能化的含石墨烯的材料在风力涡轮机塔架地基的维修系统中的应用。此外，本发明还涉及至少一个含石墨烯的传感器的应用。

Description

一种新材料在风力涡轮机的部件与装置中的应用及其方法
技术领域
本发明涉及通过使用新材料来改进风力涡轮机部件的一般概念。
背景技术
风力涡轮机的发展一直在追求能量输出的提高，并且风力涡轮机中的所有组件都有待改进，包括风力涡轮机的设计。对提高能量输出的追求还包括风力涡轮机的位置，以实现最佳的风力条件。
风力涡轮机设计上的变化，及其在条件恶劣的地方，尤其是海上的使用的增加，对组成风力涡轮机的各个零件以及整个风力涡轮机的空气动力特性、耐用性和维护方面都提出了新的挑战。
对更长的涡轮机叶片的需求推动了一项重大变化。叶片越长，风力发电机可以产生的电量就越大。如今的叶片长度最高可达80m，但下一代叶片很可能会超过100m。
在如今的风力涡轮机叶片的结构的基础上，加长叶片会大大增加其质量。质量可能增加将近三倍。
如今的风力涡轮机叶片的尺寸和质量都已经接近临界点，与空气动力学引起的载荷相比，叶片的重力在风力涡轮机上产生的载荷占主导。
因此，减小风力涡轮机叶片的重量已成为叶片设计的重中之重。应当在不降低能量输出和叶片耐用性的情况下实现重量的减轻。这给从事材料开发的人员带来了巨大的挑战。
风力涡轮机周围的环境条件可能会影响风力涡轮机叶片的设计。特别是风力涡轮机中海上风力涡轮机的兴起已经展开了风力涡轮机叶片的开发。在英国沿海地区的海上涡轮机所承受的平均风速约为14m/s，这远高于陆上涡轮机。暴露于紫外线辐射、再加上雨水、咸海水的高湿度、极端的风力条件和海上风力涡轮机的高速旋转的叶片，共同形成了强侵蚀性的环境，远远超过了飞机所经历的一切。这严重影响了风力涡轮机叶片、塔架和地基的耐久性。
如今，现有风力涡轮机的叶尖已经能够以每小时400公里的速度在空中移动。
对于海上风力涡轮机而言，耐久性是尤其首要的特性。海上风力涡轮机的偏远位置导致风力涡轮机的维修和保养费用高昂。因此，寻找一种延长材料寿命的方法是该行业的首要任务。因此，风力涡轮机行业中的一些挑战涉及在耐久性方面优化用于组成风力涡轮机的单个部件的材料，优化作用于风力涡轮机的单个部件的力和环境条件方面的性能，以及优化部件的高效生产。
对能够应对恶劣的工作环境，包括海上环境的大型、轻质叶片的高效生产的需求正推动着重大变化。
对增加风力涡轮机的轮毂高度，特别是陆上位置的风力涡轮机的轮毂高度的需求推动着另一重大变化。增加轮毂高度会极大地增加风力涡轮机的输出功率——据说轮毂高度每增加一米，每年的能源产量就会增加0.5-1％。如今的陆上轮毂高度高达150米，但是下一代陆上风力涡轮机可能会超过200m。因此，增加风力涡轮机的轮毂高度也已成为塔架设计的首要任务。应当实现轮毂高度的增加，同时在塔架每米高度的重量显著降低的情况下，提高塔架的强度和耐久性。这给从事材料开发的人员带来了巨大的挑战。
为了超越传统复合材料目前的可能性，可能需要对叶片、塔架和地基设计以及所使用的材料进行重大改变。然而，不仅仅是新的风力涡轮机要继续发展。已有的风力涡轮机的维修和保养的发展也可能需要方法和材料的重大改变，从而实现持续的具有成本效益的运行。
发明目的
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
发明内容
上述方面可以通过一种风力涡轮机叶片实现，该风力涡轮机叶片的叶片结构包括表面和支撑外壳结构的负载梁，其中该叶片结构包括功能化的含石墨烯的材料。
负载梁也可以被称作梁、梁肋或主梁等等。其可以形成为柱结构，一个或多个棒。这只是几个示例，且结构不限于此。该结构也可以是承重结构。
风力涡轮机叶片包括前缘、后缘、吸力侧和压力侧，并且从叶根延伸至叶尖。压力侧也称为迎风侧，吸力侧也称为背风侧。
石墨烯是排列成蜂巢(六边形或六角形网眼铁丝网)晶格的单原子层厚的碳原子层。
可以将石墨烯基材料用不同的侧基进行功能化得到不同的性能。每个碳原子的侧基的数量可以不同，这取决于要获得的功能化和/或性能。功能化的石墨烯基的材料可以是干粉形态、液体或油墨——这些是非穷举的例子。
功能化的石墨烯基材料能够具有更优越的性能，例如比方说大的表面面积、机械稳定性、可调节的电学和光学性能，使其用在风力涡轮机中时具有优势。这些性能还包括其强度高于钢铁、具有薄的二维结构、高导电性、高延展性、可拉伸并且还具有透明、柔韧、疏水、吸光、雷达波吸收和防渗的性能。
可以以多种方式来构造、设计或呈现石墨烯基材料：多孔，该结构中缺少若干碳原子，可以将其堆叠或折叠以形成3D结构，横向尺寸可以变化。
石墨烯基材料和功能化的石墨烯基材料可分别称为源石墨烯基材料和功能化的源石墨烯基材料。
一种将石墨烯基材料功能化的方法可包括以下步骤：
-选取石墨烯基材料，
-选取适当的化学侧基，以及
-功能化的等级和/或密度。
这是非穷举的示例。
功能化的含石墨烯的材料可包括一种或多种功能化的含石墨烯的材料。
功能化的石墨烯基材料是极其多样的材料，且能够嵌入基质添加剂主体/载体材料中，以用于中间体或主体/载体材料的材料组成基质，从而生产具有各种显著改善的性能的不同材料，将混合物转变为高性能的功能化的含石墨烯的材料。所述主体/载体材料可以添加一种以上功能化的含石墨烯的材料，这取决于需要将哪一种或哪几种性能合成到功能化的含石墨烯的材料中。
功能化的含石墨烯的材料中所包含的功能化的石墨烯基材料的比例取决于主体/载体材料和功能化的含石墨烯的材料要实现的性能。
恰当功能化的石墨烯基材料具有独特的能力，可以将其属性赋予中间体或主体/载体材料的基质。功能化可导致基于石墨烯基材料的粗糙纹理扩大，从而产生相当大的表面积。功能化的石墨烯基材料的平面结构产生相当大的表面，由于石墨烯片的顶面和底面都与主体/载体材料紧密接触，从而导致与主体/载体材料的接触面积较大。主体/载体材料可以是在基质中与此功能化的石墨烯基材料相结合的材料。
一方面，可对石墨烯基材料进行功能化以使其与周围的聚合物紧密结合，改善界面载荷转移并增加与聚合物接触的表面积。
此外，单个石墨烯片的纵横比(石墨烯片的横向尺寸与厚度之比)可以达到2000以上。理论上，单个石墨烯片的表面积可以达2600m2/g，这可以提供大量的潜在位点，用于有利的化学或物理相互作用。因此，这可以改善石墨烯片与主体/载体材料之间的结合。
包括具有功能化的含石墨烯的材料的叶片结构的实施例的一个效果是，相比使用不含石墨烯的材料，叶片的强度、刚度和/或韧性可以提高。这可以使叶片能够更长、更坚硬、更轻而且/或者更加耐损伤。
不含石墨烯的材料是指不含功能化的石墨烯基材料的材料。
此外，由于与使用不含石墨烯材料的材料相比，具有功能化的含石墨烯的材料的同等叶片的强度、刚度和/或韧性更高，因此实现了较小的叶片重量同时提高了叶片的稳定性。
更高的叶片强度、刚度和/或韧性，对于在叶片的单位面积上获得更高的能量产出也可能是有利的，因为作用在叶片上的风力使叶片发生挠曲的风险更小。
这对于延长叶片的长度以使每个风力涡轮机或每个叶片具有更高的能量产量而言也可能是有利的。叶片长度是转子尺寸发展的瓶颈和最重要的因素之一，因此是如今整个风力涡轮发电机(WTG)的发展的至关重要的因素。
此外，与使用不含石墨烯的材料相比，使用功能化的含石墨烯的材料的同等叶片所提高的强度、刚度和/或韧性可以是有利的，因为叶片的挠曲/弯曲减小可以实现降低疲劳，从而延长使用寿命。进一步的优势在于减轻叶片裂纹的风险和/或总体上获得更耐损伤的叶片。降低损伤的风险或增加损伤容限通常可以降低维修成本并延长使用寿命。
在一个方面，石墨烯片的二维结构能够显著减少裂纹的出现和/或扩大，从而降低维修成本并延长寿命。
具有包括功能化的含石墨烯的材料的叶片结构的实施例的一个效果可以是，具有同等强度、刚度和/或韧性的叶片的重量能够比使用不含石墨烯的材料的叶片的重量小。这实现了叶片的新设计。叶片的新设计可以包括例如改变叶片的重量分布、新的叶片轮廓的特征，作为一些示例，但是并不限于这些示例。对于实现叶片旋转导致作用在风力涡轮机上的离心力的改变，新的叶片轮廓和重量分布的改变可能是有利的。对于实现叶片的空气动力学效率的提高，这可能是进一步有利的。
功能化的含石墨烯的材料可以包含在负载梁中。功能化的含石墨烯的材料可以包含在外壳结构中。功能化的含石墨烯的材料可以包含在叶片结构中，形成表面的一部分。功能化的含石墨烯的材料可以包含在以上部分的任意组合中。
与使用不含石墨烯材料的叶片相比，仅在单个部件中包括功能化的含石墨烯的材料可以具有以下效果：可以减小叶片的这个部件的重量，同时保持或提高整个叶片的性能，例如强度、刚度、韧性和/或柔韧性。就部件和/或整个叶片减小挠曲/弯曲实现减少疲劳并因此延长使用寿命而言，这可以是有利的。进一步的优点是可以减轻部件和/或整个叶片中出现裂纹的风险，整体而言实现叶片更高的损伤容限。降低损伤风险或增加损伤容限通常可以减少维修成本并延长使用寿命。
与使用不含石墨烯材料的叶片相比，在部件的任意组合中包括功能化的含石墨烯的材料都具有减轻一个或多个部件的重量，获得整个叶片的足够的强度、刚度、韧性和/或柔韧性的效果。这可以在一个部件、多个部件或整个叶片中具有上述减小挠曲/弯曲和/或减轻了裂纹风险的优点。与已经描述的那些相比，这可能是附加的效果和优点。
通常这可以实现叶片的新设计，因为叶片的一个或多个部件的变化可以影响叶片的其他部件的变化，以实现整个叶片的目标性能。
外壳结构可以包括多个外壳部件。这些部件可以具有它们自己的材料基质。
功能化的含石墨烯的材料可以包含在负载梁中、整个外壳结构中、单个外壳部件中、或以上的任意组合中。
一个或多个部件所包含的功能化的石墨烯基材料的百分比和类型对于每个部件可以是不同的，取决于该部件要实现的性能和/或该部件的材料基质。
每个部件的专用区域或空间所包含的功能化的石墨烯基材料的百分比和类型也可以是不同的，取决于该位置和部件要实现的性能并且取决于该位置/部件的材料基质。
上述这些变化对于设计风力涡轮机叶片的大自由度可能更有优势，从而在叶片的指定区域中获得特定性能，并且获得有利的重量分布和优化的叶片轮廓。
风力涡轮机叶片的前缘是叶片上通常承受最高程度腐蚀的区域，因为这是切入空气的边缘。外壳结构和/或表面因此可以构造成具有旨在减缓该部分发生腐蚀和/或腐蚀扩大的特性，以延长风力涡轮机叶片的寿命。
在风力涡轮机叶片的一个实施例中，导电结构从风力涡轮机叶片的专用叶片区域延伸到叶片根部，其中，至少一部分导电结构由叶片结构形成。
导电结构可以部分或完全由叶片结构形成，因为叶片结构中包含的功能化的含石墨烯的材料可以提供导电材料，从而形成导电结构。
导电结构可以包括形成进一步连接的附加导电结构，其中叶片结构仅形成导电结构的一部分。
一方面，部分导电结构由表面形成。
一方面，专用叶片区域可以是叶尖。
一方面，附加的导电结构可以由负载梁形成。
在导电结构完全由叶片结构形成的情况下，该实施例可以具有以下效果：可以不必在风力涡轮机叶片中引入其他结构而实现完整的导体系统。这可以提供受保护的导体系统以减少磨损。
该实施方式的一个效果可以是通过在叶片结构中使用功能化的含石墨烯的材料，引入避雷针系统。就实现设计避雷系统的新方式而言，这可能是有利的。
该实施方式的另一效果可以是，通过增加外壳结构中、外壳结构的特定区域中或者甚至是负载梁中的功能化的含石墨烯的材料中功能化石墨烯基材料的百分比或者功能化石墨烯基材料的类型，可以将导体系统设计为具有增强的雷电传导性。这可能具有实现更有效和/或更安全的避雷针系统的优点。
避雷针系统可以实现改进的雷击预防、改进的抗雷击、用作避雷针以将闪电从脆弱区域转移开的能力以及其他益处。
该实施例的一个效果可以是通过在叶片结构中使用功能化的含石墨烯的材料，引入静电导体系统。
对于实现设计静电导体系统的新方式而言，这可能是有利的。
该实施例的另一个效果是，可以通过在叶片结构的特定区域中增加功能化的含石墨烯的材料中功能化石墨烯基材料的百分比或功能化石墨烯基材料的类型，来设计具有改善的静电性能的导体系统。这可以提供增强的静电能力，以用作抗静电装置，以释放静电并将静电从脆弱区域转移开。
一方面，由叶片结构形成的导电结构可用于加热目的，以用于除冰目的。功能化的含石墨烯的材料可以同时具有高导电能力和高导热能力，使其适合于除冰系统。
一方面，导电结构连接到可控电源，该可控电源根据限定的气候条件接通/断开电源。该实施例的一个效果可以是实现一种在叶片上有冰时被激活的除冰系统。另一个效果可以是实现一种在某些气候条件下启动，以防止冰积聚在叶片上的除冰系统。
这对于实现风力涡轮机叶片的低能耗除冰系统是有优势的，其中通过导体的电流产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或者电阻加热。
另一个优点是实现了消除或显著缩短叶片上结冰导致的功率曲线降低的运行时间。
另一个优点是消除或显著降低冰从叶片抛出导致的安全风险。
另一个优点是实现了消除或显著缩短叶片上结冰导致风力涡轮机关闭的非运行时间。
在寒冷的气候下，冰是风力涡轮机叶片的主要问题。由于有利的条件，在那些环境中风能具有很大的潜力。由于低温下空气密度增加，寒冷气候中的可用风能比其他地区高出约10％，并且根据最近的估计，到2017年，低温地区将安装45至50GW的发电站。
在风力涡轮机叶片的另一实施例中，叶片结构包括表面，该表面包括功能化的含石墨烯的材料，提供了功能性表面区域。
在一个方面，所述功能性表面区域可以吸收光线。
在一个方面，所述功能性表面区域可以吸收雷达波。
在一个方面，所述功能性表面区域可以导热或导电。
在一个方面，所述功能性表面区域可以提供耐磨性，因而意味着相比使用不含石墨烯材料的表面区域具有增强的耐磨性。
在一个方面，所述功能性表面区域可以是疏水的。
在一个方面，所述功能性表面可以是完全平坦的表面。
在一个方面，所述功能性表面可以是结构化的。
控制表面粗糙度使得叶片能够具有更高的空气动力学效率，这可以转化为风力涡轮发电机更高的能源产量。
因此，表面可以包含多种功能化的含石墨烯的材料。这些可以布置成多层结构，提供了功能性表面区域。
一方面，多层结构可以是预制结构，其被用作叶片结构的一部分并由此形成表面的一部分。
在风力涡轮机叶片的一个实施例中，表面包括多层结构，该多层结构设置有至少一个功能层，其包括功能化的含石墨烯材料，所述多层结构提供功能性表面区域。
该实施例的一个效果可以是，分层结构可以提供表面功能，而该表面功能不在其顶层。表面功能可以由结构中的另一层形成。这样的优势在于，可以获得用作例如分层结构中的另一层的保护层的顶层。
一方面，顶层可以是具有功能化的含石墨烯的材料的功能层。
另一方面，具有功能化的含石墨烯的材料的功能层，可以是顶层以外的其他层。
在包括多层结构作为表面的一部分的风力涡轮机叶片的一个实施例中，该多层结构可以是包括多个功能层的夹层结构，其中至少一个功能层的功能与另一个功能层的功能不同。
此实施例的一个效果可以是，能够实现多功能表面。使用单个功能层可能无法实现这样的多功能表面，因为石墨烯结构赋予不同分层的功能可能无法在同一基质材料中共存。
根据分层功能的性质，多层功能可能无法合并在一层中。一个示例性实施例可以是一个可拉伸的功能层，和具有高机械稳定性的另一层，这可能与在具有高热膨胀系数的基板上使用有关。
另一效果可以是通过引入具有不同分层功能的附加功能层来增强分层的功能之一。一个示例性实施例可以是具有高耐磨性或高耐环境性的功能顶层，与具有弹性或减震的功能中间层相结合。由于减小了外表面上的冲击力的影响，这种结合可以提高外表面的耐磨性或耐环境性。
在包括多层结构作为表面的一部分的风力涡轮机叶片的一个实施例中，顶层可以由树脂制成。在固化状态，顶层的厚度可以在100-1000μm(1E-6m)的范围内，优选地在100-500μm的范围内，更优选地在200-400μm的范围内。多层结构可包括由树脂制成的底层。在固化状态，附加层的厚度可以在200-500μm(1E-6m)的范围内，优选地在50-300μm的范围内，更优选地在70-150μm的范围内。
单层的厚度可以根据应用和功能等级选取。例如，使用厚度在毫米至厘米范围的分层，可以实施高压应用。
一方面，分层可以由聚合物制成。功能层可以是聚合物层，其中功能化石墨烯基材料混合在树脂中。
在包括多层结构作为表面的一部分的风力涡轮机叶片的一个示范性实施例中，多层结构可包括由热塑性聚氨酯制成的顶层，由聚乙烯制成的底层和设置在顶层和底层之间的至少两个中间层。
一方面，中间层可以是具有不含石墨烯材料的功能层。一方面，中间层可以由不含石墨烯的材料制成。因此，不包括功能化石墨烯基材料的材料。另一方面，中间层可以是以上的组合。由不含石墨烯的材料制成的中间层可以为表面区域提供更多的功能，因此，这些功能并非源于功能化石墨烯基材料。
一方面，中间层可以包括印刷和/或压印结构，其可以在功能表面中复制或部分复制。
包括具有功能性的中间层的另一示例性实施例可以包括弹性层。可以不使用功能化的含石墨烯材料而获得弹性层：与具有高耐磨性或高耐环境性的功能顶层结合，可以实现外表面的增强的耐磨性或耐环境性。
另一示例性实施例可以是布置在两个导电功能层之间的非导电中间层。非导电层可具有避免两个导电功能层之间短路和/或其他相互作用的效果。
使用不含石墨烯的材料的一个优点是可以使用现成的材料，相比使用功能化的含石墨烯的材料，现成的材料可以降低制造分层结构的成本。另一个优点是相比功能化的含石墨烯的材料，现成的材料更容易持续提供。
在一个示范性实施例中，多层结构可包括五层，顶层、底层和三个中间层。多层结构可包括超疏水性和防颗粒性的表面。顶层可以是透明垫聚合物膜，其厚度在300μm的范围内。与顶层相邻的中间层可以包括吸收光线的功能层，并因此减少反射回到顶层的光。与光吸收层相邻的中间层可以是适于焦耳加热以支持除冰功能的导电功能层。下一中间层，即在导电功能层和底层之间的层，可以是包括有机太阳能电池或光伏电池的中间层。该层可以提供功率输送用于焦耳加热，并由此用于除冰功能。底层可以具有粘合作用。
在一个示例性实施例中，多层结构可以包括六层，顶层、底层和四个中间层。多层结构可以包括超级耐环境的表面。顶层可以是透明弹性垫聚合物膜，其厚度在300μm的范围内。与顶层相邻的中间层可以是柔性的并且能够吸收冲击。这可以设置为60μm的透明丙烯酸PSA膜。但是，也可以使用其他聚合物膜。冲击吸收层可以使功能性表面区域提供超级耐环境的功能性表面区域。这可能是由于减轻了颗粒对表面区域的影响。分层结构的其余四层——其余三个中间层和底层——可以是与描述的多层结构类似的结构，可能容纳具有超疏水性和防颗粒性的表面，吸收光线的功能层、适于焦耳加热以支持除冰功能的导电功能层、有机太阳能电池或光伏层的功能层、以及具有粘合作用的底层。
在一个实施例中，风力涡轮机叶片表面可包括两个或多个多层结构。各个多层结构提供功能性表面区域。至少一个功能性表面区域可具有不同于另一个功能性表面区域的功能。
此实施例的一个效果可以是该表面能够设有彼此不同的多个功能性表面区域，从而根据它们的用途和位置对叶片进行优化。特别是风力涡轮机叶片的前缘，作为切入空气的边缘，承受了最高程度的腐蚀。
在一个示范性实施例中，如上所述的六层和五层结构可以用于风力涡轮机叶片。六层结构可以用于前缘，以提供超级耐环境的表面。与之结合的是将五层结构用于风力涡轮机叶片的其他区域，以提供超级疏水和抗颗粒性的表面，这意味着表面可以获得多个对应用途具有不同功能的功能性表面区域。
在风力涡轮机叶片的另一实施例中，叶片结构包括具有功能化的含石墨烯的材料的表面，该材料提供疏水表面。
此实施例的一个效果在于，可减少在叶片表面上形成附着水层的表面。这有利于防止叶片上薄层水的多余重量，从而防止风力涡轮机的功率曲线的下降。
此实施例的类似效果在于，可减少在叶片表面上形成的附着冰，从而实现消除或显著减少叶片除冰的需求。进一步的优点在于，消除或显著缩短了叶片上结冰导致的功率曲线降低的运行时间。更进一步的优点在于，消除或显著降低冰从叶片抛出导致的安全风险。更进一步的优点在于，消除或显著缩短了叶片上结冰导致风力涡轮机关闭的非运行时间。
在风力涡轮机叶片的进一步的实施例中，外壳结构或者外壳结构的一部分，包括表面涂层，涂层包括功能化的含石墨烯的材料用于提供吸光面。
此实施例的一个效果在于，在叶片旋转期间，显著减少或完全消除风力涡轮机叶片上的光反射，这是位置靠近人类居住区的陆上风力涡轮机要解决的主要问题。
可具有这样的优点：实现风力涡轮机的视觉污染的消除或显著减少。这对于使陆上风力涡轮机获得更靠近人类居住区的新位置是特别有利的。
另一个优点是实现了叶片上的光反射导致风力涡轮机停机的非运行时间被消除或显著减少。
在风力涡轮机叶片的另一实施例中，外壳结构或外壳结构的一部分包括表面涂层，该表面涂层包括功能化的含石墨烯的材料用于提供雷达波吸收面。
此实施例的一个效果在于，在叶片旋转期间，显著减少或完全消除风力涡轮机叶片上的雷达反射，使得它们对雷达的可见性降低(理想是不可见)，这是位置靠近机场和其他敏感区域的风力涡轮机要解决的主要问题。关于风力涡轮机叶片的一个主要问题是，它们对雷达能量具有极强的反射能力。这种能量不仅会给雷达造成问题，还会给观察显示屏的雷达操作员带来麻烦。
可能具有的优点在于，可实现消除或显著减少风力涡轮机产生的雷达污染。可以对现有的和新的风力涡轮机叶片表面进行改造，以使其对雷达的可见性降低，从而减少雷达显示图。对于使风力涡轮机获得更靠近机场区域和其他敏感区域的新位置而言，这尤其有利。
进一步的优点在于，实现了消除或显著缩短由于叶片上的雷达反射导致风力涡轮机停机的非运行时间。
在风力涡轮机叶片的另一实施例中，外壳结构包括表面或一部分表面，该表面包括功能化的含石墨烯的材料用于提供耐磨面。
此实施例的一个效果在于，可改善抗腐蚀和/或耐用性。其可能具有的优势在于，防止或至少减轻叶片前缘的腐蚀，也称为前缘腐蚀。
叶片前缘腐蚀对于海上风电场和位于风沙区的陆上风电场是重大问题，因为前缘腐蚀改变了表面粗糙度时，功率曲线会显著降低，且风力涡轮机必须停止运行进行维修。
维持或提高前缘和/或整个叶片表面给定的光滑度的优点在于，可整体提高功率曲线。维持或提高叶片的至少一部分的光滑度可在特定天气条件下提高功率曲线。维持或提高叶片的至少一部分的光滑度可整体减少并/或在特定天气条件下减少叶片发出的噪声。
一方面，表面中包含的功能化的含石墨烯的材料可提供整体改进的表面阻隔性能，例如疏水面、耐磨面和/或耐环境面。
此实施例的一个效果在于，改进的表面阻隔性能可以防止灰尘、盐和/或昆虫等刺入表面。一个优点在于减少叶片上的多余重量或者减少表面上不同磨损图案导致的不平衡和/或减少污染物层。
另一个优点在于，消除或减少叶片表面污染物导致的功率曲线的降低，从而提高风力涡轮机的年发电量。
另一个优点在于，减少在清洁叶片上的耗费，从而消除或减少清洁叶片的停机时间，从而提高风力涡轮机的年发电量。
在风力涡轮机叶片的一个实施例中，功能化的含石墨烯的材料可以从以下材料选取：树脂、聚合物、环氧树脂、涂层、泡沫、油漆、液体、油墨、条带、以上的组合、或者包括以上一个或多个的基质。
条带可包括箔、膜、片或类似的结构，因此与此类结构相当。条带可以包括多层结构，例如至少有粘合剂层和顶层。条带可包括粘合剂层和顶层之间的附加层。
一方面，多层结构的部分可以是挤出型的或通过类似的方法或概念生产。
一方面，可以将功能化的石墨烯基材料混合到中间体或主体/载体材料的基质中。
一方面，功能化的石墨烯基材料可以是干粉形态，包括颗粒或其他干燥的形态。
一方面，功能化的石墨烯基材料可以是液体形态。
一方面，功能化的石墨烯基材料可以是油墨。
如上所述，恰当功能化的石墨烯基材料具有将其属性赋予与其结合的中间体或主体/载体材料的独特能力，从而实现了上文关于包含功能化的含石墨烯的材料的风力涡轮机叶片所描述的效果和优点。
功能化的含石墨烯的材料可以是包含功能化的石墨烯基材料的添加材料的基质，其可以用在材料成分中以显著改善机械和物理性能。
该实施例的一个效果在于，功能化的含石墨烯的材料可以是至少适合于风力涡轮机叶片的材料，从而实现了风力涡轮机叶片的设计不限于一种或两种材料。相反，根据要获得的性能选择功能化的含石墨烯的材料可以实现多种多样的设计。
本发明的一个目的通过在风力涡轮机叶片的外壳结构中使用功能化的含石墨烯的材料实现。
本发明的一个目的通过在风力涡轮机叶片的负载梁中使用功能化的含石墨烯的材料实现。
风力涡轮机叶片的外壳结构和/或负载梁通常使用多种复合材料的组合制成，使得生产非常复杂，因为每种材料在不同温度的表现不同。即使非常小心控制，仍然冒着超出这些材料中的一种或多种的热容、在投入使用之前就破坏叶片的结构整体性的风险。聚合物基质部件硬化的过程和/或此过程的有效性，对于最终复合材料的强度有巨大影响。这还影响功能化的含石墨烯的材料及其性能。使用功能化的含石墨烯的材料可以提高更好的末端传导率，这有利于在制造过程中实现化学键的优化形成，并因此改善叶片的最终性能。
使用功能化的含石墨烯的材料还可提供更好的导电性。这对于实现低能耗的加热系统是有利的，在该系统中，电流通过导体会产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或电阻加热。这有利于在制造过程中实现化学键的优化形成，并因此改善叶片的最终性能。
在外壳结构中或在负载梁中使用功能化的含石墨烯的材料的效果和优势可与前述效果和优势一致，并且还包括：
-提高末端传导率，这在制造过程中可能非常重要
-提供导电材料
-提高避雷性能
-提高静电性能
-提高强度、刚度和韧性
-改善抗冲击性能
从而还能获得以下优点：
-改善的阻燃性
-更快的温度平衡导致更快的成型时间-减少层压时间并降低加工成本
-提高抗分层性
-减轻重量
-降低材料成本
-减少制造过程中的放热和微裂纹
-允许模制更厚的型材以及制造更厚的结构
-更均匀和更好的零件质量
-更高的损伤容限
-可用于除冰目的
-能够充当避雷针，将闪电从易脆弱区域转移开
-能够充当抗静电棒，释放静电并将静电从脆弱区域转移开
-能够充当光吸收面
-能够充当雷达波吸收面。
本发明的目的通过在风力涡轮机叶片的表面涂层中使用功能化的含石墨烯的材料实现。
一方面，表面涂层可以是油漆。
一方面，表面涂层可以是油墨。
一方面，表面涂层可以是条带。
一方面，表面涂层可以是叶片涂层和/或凝胶涂层系统。
一方面，表面涂层可以是具有适宜粘度的液体形态，通过其自身硬化或通过引入外部硬化促进剂而硬化。
因此，该表面可包括多种功能化的含石墨烯的材料。它们可以设置成多层结构，提供功能性表面区域。
一方面，多层结构可以是预制结构，其被用作叶片结构的一部分并由此形成表面的一部分。
这些用途的一个效果在于，在叶片的特定区域使用的功能化的含石墨烯的材料中，可以使用不同的涂层厚度或包含不同百分比的功能化石墨烯基材料或不同类型的功能化石墨烯基材料覆盖外壳结构，从而实现各个区域的各个属性。
另一个效果在于，可以根据所需要的功能，在叶片的不同位置/区域应用不同的功能化的含石墨烯的材料来覆盖外壳结构。
使用功能化的含石墨烯的材料也可能提供更好的导电性。这对于实现低能耗的加热系统是有利的，在该系统中，电流通过导体产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或电阻加热。这有利于实现在硬化处理中优化贴合叶片外壳以及化学键的优化形成，并因此改善表面涂层系统的最终性能和使用寿命。
在表面涂层中使用功能化的含石墨烯的材料的效果和优点可与上文结合本发明的表面性能所述的效果和优势一致。
本发明的一个目的是通过一种改装风力涡轮机叶片的叶片结构的方法实现的，该方法包括在风力涡轮机叶片的表面区域涂覆功能化的含石墨烯的材料。
一方面，功能化的含石墨烯的材料可以是叶片涂层、凝胶涂层系统和/或液体。
在进一步的实施例中，功能化的含石墨烯的材料的使用可以结合在外壳结构、负载梁和/或表面涂层或全部三个部件的任意组合中使用。
风力涡轮机叶片的多个部件中使用功能化的含石墨烯的材料具有的效果在于，相比使用不含石墨烯的材料的叶片部件的叶片，减轻了一个或多个部件的重量，且整个叶片获得足够的强度、刚度、韧性和/或柔韧性。这可以具有上述的在一个部件、多个部件或整个叶片中减小挠曲/弯曲和/或减轻了裂纹风险的优点。
与已经描述的那些单独使用的效果和优点相比，这可能是附加的效果和优点。
通常这可以实现叶片的新设计，因为叶片的一个或多个部件的变化可以影响叶片的其他部件的变化，以实现整个叶片的目标性能。
一方面，改装可以是一种用于新的叶片或者现有叶片的方法。
一方面，改装可包括对现有叶片的维修。
可以通过将液体形态的功能化的含石墨烯的材料喷洒在叶片表面或者通过将功能化的含石墨烯的材料涂覆在外壳结构的表面或者涂覆在现有表面或其部件之上，来应用功能化的含石墨烯的材料。此实施例的一个效果在于，可以在叶片结构的特定区域使用的功能化的含石墨烯的材料中使用不同涂层厚度、使用含不同比例的功能化石墨烯基材料和/或不同类型的功能化石墨烯基材料来对外壳结构进行改装。
另一效果在于可以根据所需功能在叶片的不同位置/区域应用功能化的含石墨烯的材料来改装外壳结构。
使用功能化的含石墨烯的材料还可提供更好的电导率。这对于实现低能耗的加热系统是有利的，在该系统中，电流通过导体产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或电阻加热。这对于有利于实现硬化处理中的最佳贴合和化学键的优化形成，并因此改善维修系统的最终性能。
改装的效果和优点可与上文结合本发明的外壳结构性能和表面性能所述的效果和优势一致。
在将风力涡轮机叶片的叶片结构改装为具有与刚刚所描述的那些一致的效果和优点的方法的一个特定的实施例中，该方法可包括应用具有多层结构的条带的步骤，其中多层结构设置有至少一个包括功能化的含石墨烯的材料的功能层。
此实施例具有的效果在于，现成的条带提供不同的表面功能。因此，风力涡轮机叶片的不同区域可以被改造成具有不同的表面功能。因此，针对周围环境对该表面进行了修改，对表面具有不同的影响。
此外，就叶片的现有表面中所包括的材料类型而言，可以使粘合性能适合于特定的基底面。
另外，该实施例的效果在于，可以进行层状结构的附接而不会由于有害物质引起健康风险，例如在附接过程中释放或产生的气溶胶。
在追求提高能量输出的过程中，风力涡轮机的持续发展如前所述，包括风力涡轮机中的所有部件和风力涡轮机的位置都需要进行改进。
因此，进一步的优点在于，如果将包括功能化的含石墨烯的材料的表面涂层改装到现有风力涡轮机的叶片上，可以消除或显著减少现有风力涡轮机产生的视觉污染。在改装系统中，新的凝胶涂层、条带、油漆、液体或油墨可以添加到现有表面或现有表面的一部分上。
维修系统或改装系统可包括将要添加到风力涡轮机叶片前缘的凝胶涂层、条带、油漆、液体或油墨，这可以提高表面粗糙度或平滑度，并减缓表面退化。叶片的至少一部分的表面粗糙度或平滑度的提高可改善特定天气条件下的功率曲线。叶片的至少一部分的表面粗糙度或平滑度的提高也可以整体减少并/或在特定天气条件下减少叶片发出的噪声。
本发明的另一目的可以通过使用设置在风力涡轮机的转子中的至少一个包含石墨烯的传感器来实现，该传感器适于测量机械运动。
含石墨烯的传感器可以包括一种或多种含石墨烯的材料，并且其中传感器的测量性能是通过使用至少一种含石墨烯的材料来实现的。
风力涡轮机的转子包括风力涡轮机叶片。风力涡轮机上的转子从风中获取能量，因此，转子通常以通俗的术语描述为风力涡轮机的电动机。
机械运动可包括转子中的低频率的运动、振动、和/或加速。
由于前述功能化的石墨烯基材料和功能化的含石墨烯的材料的性能包括大的表面面积、机械稳定性、高导电性、可调节的电学和光学性能、薄的二维结构、可拉伸等。这些性能可以用在含石墨烯的传感器中，以实现精度、灵敏度和感测速度，从而可用于持续监控现有的和未来的风力涡轮机叶片和转子中的机械运动。
通过将包含石墨烯的传感器放置在风力涡轮机转子中的至少一个叶片中以测量机械运动，可以实现以非常高的精度监测转子不同部分的机械运动，并且相比不含石墨烯材料的传感器具有更高的灵敏度和更高的感测速度。由此实现识别机械运动中不需要的机械运动或机械运动的变化，这可以指示转子部件中的故障，这对于实现更高的设备可靠性和降低风险可能是有利的。
还可以实现监视单个风力涡轮机上整个转子扫过的区域遭遇到的风况，从而实现例如诊断叶片损伤、转子平面偏航不准、实际机械功能、叶片桨距的偏差以及调整、桨距轴承故障以及单个转子叶片在360°任意位置处以及整个转子在360°任意位置处的性能和空气动力效率，这是非穷举性的清单。
风力涡轮机转子由集成到精心平衡的结构中的组件组成，设计使用寿命为20年或更长时间。任何损坏或有故障的转子叶片都会降低整体生产率，并导致涡轮机组件过早磨损而且性能显著下降。
因此，应当尽快识别转子中的任何不平衡，任何损伤都应当在其恶化并成为严重的问题导致昂贵的维修、损失收益或者甚至造成灾难性故障之前尽快维修。
传感器也可以用于优化单个叶片和整个转子的空气动力学效率，从而获得可能最佳的发电机发电能力和在规格范围内最低的载荷。
风场的操作者和OEM一直在寻找能够检测不利条件并预测故障的用于单个风力发电机和风力发电机组上的叶片和转子的状态监控系统，以帮助将风险最小化并优先考虑预防性维护和维修，包括应变仪、声学、激光和热像仪——但是至今收效甚微。
因此，即使可以监视风力涡轮机的某些部件，例如齿轮箱、发电机和主轴承，除了通常每年进行一次的人工检查以外，目前仍然没有对单个风力涡轮机以及风力涡轮机机组上叶片和转子的实时健康状况总览和实时状态监视。
这些方面还可以通过风力涡轮机的混凝土塔架实现，塔架包括垂直延伸至某一高度的负载结构，其包括功能化的含石墨烯的材料。
术语风力涡轮机混凝土塔架包括风力涡轮机塔架，其中塔架包括有混凝土结构，且该混凝土结构具有用于塔架的功能。该功能可以是负载、支撑结构、强度增强结构、作为表面外壳或表面涂层。这些只是几个示例，混凝土结构的功能不限于此。
风力涡轮机混凝土塔架可以——作为一个非限制性的示例——具有混凝土底座和中间段以及钢铁顶部的混凝土混合塔架。
功能化的含石墨烯的材料可以包括一种或多种功能化的含石墨烯的材料。
在过去3-5年里，发明了各种混凝土塔架系统。基于这些系统的经验，市场的预期是——尽管如今混凝土塔架的数量很少——将从钢铁快速过渡到混凝土塔架，混凝土塔架有望成为致胜的WTG塔架技术。
此实施例的一个效果在于，在减轻单位高度的重量的情况下提高强度。与先前建议的混凝土塔架相比，这对于实现给定高度和强度的塔架所需混凝土数量和/或钢筋的数量的减少是有利的。
在允许采用更高、更薄且/或更轻的混凝土塔架，允许新设计、减少钢筋和混凝土消耗以及改善环境可持续性方面，这可能是进一步有利的，包括：
·启用相比传统混凝土塔架全新的混凝土塔架组装系统和方法，并面临全新的后勤难题，塔架不会太重并/或太宽而难以通过从生产工厂到风力涡轮机现场的桥下、隧道、路口和桥梁，从而进一步显著降低物流成本。
·启用新的混凝土塔架组装系统和方法，可以减少生产现场和/或风力涡轮机现场对大型起重机的需求，从而进一步降低成本。
·启用新的混凝土塔架组装系统和/或方法，这些系统和/或方法可能会为塔架本身提供显著提高的强度，从而在架设和维修风力涡轮机时有机会使用新发明的起重机在塔架结构上上下“爬行”。这可以进一步降低建造、维修和/或维护阶段的成本。
·启用混凝土塔架，可为引进比现在更高的塔架提供一个可喜的机会。
该实施例的另一效果在于，提高刚度，从而提高塔架的稳定性。这可能具有实现延长塔架寿命的优点。与使用寿命可能在20年以内的钢铁塔架和被认为具有40年使用寿命的传统混凝土塔架相比，某些迹象表明可以达到长达60年的使用寿命。
进一步的优点在于，提高刚度并由此提高塔架的稳定性可以减轻塔架在风力涡轮机启动阶段、运行阶段和/或停机阶段的不好的运动和/或振动。
在允许采用更薄且/或更轻的混凝土塔架，允许新设计、减少混凝土消耗以及改善环境可持续性方面，这可能是进一步有利的，包括：
·与不包括功能化的含石墨烯材料的传统混凝土塔以及钢铁塔架相比，允许更大的塔架占地面积并且需要的地基更简单、成本更低。
此实施例的另一效果在于，提高功能化含石墨烯材料并/或由此提高塔架结构的末端传导率。这在制造过程中可以是有利的，从而实现以下性能：
·更快的温度平衡导致更快的成型时间
·在制造过程中提高抗分层性
·减少制造过程中的放热和微裂纹
·允许模制更厚的型材和制造更厚的结构
·更均匀和更好的零件质量
·降低加工成本，
等等。
通过减少制造过程中的分层、放热和微裂纹，可以防止或显著推迟负载混凝土结构中的微尺寸裂纹的扩大，因为纳米尺寸的裂纹在发展成微尺寸裂纹之前就被控制住，从而进一步提高抗拉强度。
此实施例的另一效果在于，功能化的含石墨烯的材料提供了构成风力涡轮机混凝土塔架的全部或部分导电结构的导电材料。
一方面，导电结构可以包括附加的导电结构，形成了另外的连接，其中功能化的含石墨烯的材料仅形成导电结构的一部分。
一方面，部分导电结构可以由表面形成。
一方面，功能化的含石墨烯的材料可以构成塔架表面上的专用区域。
一方面，功能化的含石墨烯的材料可以是不同涂层厚度的，或者含不同百分比的功能化的石墨烯基材料或不同类型的功能化的石墨烯基材料组成的用在塔架结构的专用区域中的功能化的含石墨烯的材料。
在完全由功能化的含石墨烯的材料和/或塔架结构中使用的基本元件形成导电结构的情况下，该实施例的效果在于，实现了完整的导体系统，而无需在风力涡轮机混凝土塔架中引入其他结构。这可以提供受保护的导体系统，以减少磨损。
该实施方案的一个效果在于，通过在塔架结构和/或塔架表面中使用功能化的含石墨烯的材料引入避雷针系统。
就实现设计避雷针系统的新方式而言，这可能是有利的。
该实施例的另一效果在于，可以通过增加塔架结构的特定区域中的功能化的含石墨烯的材料中的功能化石墨烯基材料的量，将导体系统设计为具有提高的雷电传导性能。这可能具有实现更有效和/或更安全的避雷针系统的优点。
避雷针系统可以实现改进的雷击预防、改进的抗雷击、用作避雷针以将闪电从叶片、机舱和/或其他脆弱区域转移开的能力。
此实施例的一个效果在于，可以通过在塔架结构中使用功能化的含石墨烯的材料来引入静电导体系统。
就实现设计静电导体系统的新方式而言，该实施例可以是进一步有利的。
该实施例的另一效果在于，可以通过增加塔架结构的特定区域中的功能化的含石墨烯的材料中的功能化石墨烯基材料的量，将导体系统设计为具有改善的静电性能。这可以提供改善的静电能力，以用作抗静电棒来放电并将静电从叶片、机舱和/或其他易损区域转移开。
一方面，由塔架结构形成的导电结构可用于加热目的，以用于除冰目的。功能化的含石墨烯的材料可以同时具有高导电能力和高导热能力，使其适合于除冰系统。
一方面，导电结构连接到可控电源，该可控电源根据限定的气候条件接通/断开电源。该实施例的一个效果可以是实现一种在塔架上结冰时被激活的除冰系统。另一个效果可以是实现一种在某些气候条件下启动，以防止冰积聚在塔架上的除冰系统。
这对于实现风力涡轮机叶片的低能耗除冰系统，是有优势的，其中通过导体的电流产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或者电阻加热。
另一效果在于，提高混凝土的韧性，提供了改善的性能从而提高了例如阻燃性并且/或者降低了保养等级，进而不需保养塔架。
一方面，功能化的含石墨烯的材料可提供改进的表面阻隔性能，例如疏水性表面。
其效果在于，防止表面形成附着水层。这可以消除或显著减少塔架表面上的结冰，并实现：
·消除或显著减少塔架除冰的需求
·消除或显著降低冰从塔架抛出导致的安全风险
·消除或显著缩短塔架上结冰导致风力涡轮机停机的非运行时间。
一方面，功能化的含石墨烯的材料可提供导体材料。
功能化的含石墨烯的材料可以具有高导电和高导热能力。这些性能的效果和优点可与上文关于风力涡轮机叶片和塔架所描述的一致。
在风力涡轮机混凝土塔架的另一实施例中，高度超过80米。
此实施例的一个效果在于，对于高度超过80米的塔架，混凝土塔架可能是与钢铁塔架相比最经济可行的方案。
总之，具有功能化的含石墨烯的材料的混凝土塔架可为提高风力涡轮机塔架的高度提供一个可喜的机会。这也导致风力涡轮机的转子尺寸更大。这还提供了将转子提升到能实现更好风况的高度的可能性，而且有机会捕捉到更多且/或更强的风，从而提高风力涡轮机效率并同时降低使用寿命期间的维修成本。更好的风况也可包括更持续的风，并且出现湍流和阵风的风险更小。
高度大于80米的风力涡轮机塔架可能具有上述效果和优点，因为转子轮毂高度越高可实现在风力涡轮机中湍流越小、风更强和能源产量越大——据说轮毂高度每增加一米，年发电量提高0.5-1％。
通常，基于获得更好风况的原因，陆上和海上塔架的高度都在增加。目前，已经出现高达150米的塔架高度。陆上站点正向更内陆移动，这意味着周围环境可能会对风况产生重大影响。这可能包括林区和/或丘陵地带。因此，将塔架高度增加到80米以上的一个效果在于，可以无视周围环境获得更好的陆上风况，并具有上述优点。
在风力涡轮机混凝土塔架的一个实施例中，表面可包括多层结构，该多层结构设有至少一个包括功能化的含石墨烯的材料的功能层。该多层结构能够提供功能性表面区域。
该实施例的一个效果在于，分层结构可以提供表面功能，而该表面功能不在其顶层。表面功能可以由结构中的另一层形成。这样的优势在于，可以获得用作例如分层结构中的另一层的保护层的顶层。
一方面，顶层可以是包含功能化的含石墨烯的材料的功能层，
在另一方面，包含功能化的含石墨烯的材料的功能层可以是顶层以外的其他层。
在一个方面，多层结构可以是包括多个功能层的夹层结构，其中至少一个功能层的功能不同于另一功能层的功能。
该实施例的一个效果在于，可以获得多功能表面。使用单个功能层可能无法实现这样的多功能表面，因为提供不同分层功能的石墨烯结构可能无法在同一基质材料中兼容。
多层功能可能根据分层功能的性质而不能合并在一层中。一个示例性实施例可以是一个可拉伸的功能层和具有高机械稳定性的另一层，这可能与在具有高热膨胀系数的基材上使用有关。
另一效果在于，通过引入具有不同分层功能的附加功能层来增强分层功能之一。一个示例性实施例可以是具有高耐磨性或高耐环境性的功能顶层，与具有弹性或减震的功能中间层相结合。由于减小了冲击力在外表面上的影响，这种结合可以提高外表面的耐磨性或耐环境性。
通常，包括在风力涡轮机混凝土塔架的表面中的多层结构的效果和优点可以与先前针对包括功能化的含石墨烯的材料的多层结构作为表面的一部分的风力涡轮机叶片所描述的那些效果和优点一致。
本发明的一个目的通过在垂直延伸至一定高度的风力涡轮机混凝土塔架中使用功能化的含石墨烯的材料实现。
本发明的另一个目的可以通过在垂直延伸到一定高度的风力涡轮机塔的表面涂层中使用功能化的含石墨烯的材料来实现。
一方面，可以将功能化的石墨烯基材料混合到中间材料或主体/载体材料的基质中。
一方面，功能化的石墨烯基材料可以是干粉形态。
一方面，功能化的石墨烯基材料可以是液体形态。
一方面，功能化的石墨烯基材料可以是油墨。
在风力涡轮机混凝土塔架结构中或在风力涡轮机塔架的表面涂层中使用功能化的含石墨烯材料的效果和优点可以与先前针对包括垂直延伸到一定高度的负载混凝土结构、包括功能化的含石墨烯的材料的风力涡轮机塔架所描述的那些效果和优点一致。
项目：风力涡轮机地基，其包括负载混凝土结构，所述混凝土结构包含将混凝土塔架锚固到地面的功能化的含石墨烯的材料。
一种效果在于，在地基中使用功能化的含石墨烯的材料可能有机会减少钢筋数量和/或重量。
另一效果在于，提高末端传导率，这在制造过程中可能是有利的，理由如下：
·更快的温度平衡导致更快的成型时间
·在制造过程中提高抗分层性
·减少制造过程中的放热和微裂纹
·允许模制更厚的型材和制造更厚的结构
·更均匀和更好的零件质量
·降低加工成本，
等等。
该项目的这一实施例的其他效果和优点，就材料的性能而言，与先前关于包括垂直延伸到一定高度的负载混凝土结构、包括功能化的含石墨烯的材料的风力涡轮机塔架所描述的那些效果和优点一致，即单元的功能是相当的。
本发明的目的可以通过在用于风力涡轮机塔架地基的维修系统中使用功能化的含石墨烯的材料来实现。
风力涡轮机可包括负载混凝土结构、嵌入式钢筋和地基，其中地基连接至塔架的底部。
在与嵌入混凝土地基中的钢柱或地基环相连的钢铁塔架相对于混凝土地基的错位或移动超出可接受的距离的情况下，该实施例可以包括维修单元。
这种维修系统的优势在于，系统在使用中，例如在应用期间具有额外的强度、弹性和/或更合适的粘度。在这样的维修系统中使用功能化的含石墨烯的材料也提供了更好的导电性。这对于实现低能耗的加热系统是有利的，在该系统中，电流通过导体会产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或电阻加热。这有利于合适的液体维修系统使用粘度合适的功能化的含石墨烯的材料，并将后续的热量驱使的硬化过程作为维修过程的一部分时，实现最佳贴合和键合，并因而改善维修系统的最终性能。
项目：功能化的含石墨烯材料在用于机舱盖和/或整流罩的材料混合物中的使用。
该实施例的效果和优点可以与上文关于包括功能化的含石墨烯的材料的风力涡轮机叶片和风力涡轮机混凝土塔架所述的优点一致，其中单元的功能是相当的。
项目：
·用于现有的和新的风力涡轮机的叶片(负载肋和/或外壳结构和/或表面涂层)中、塔架中(负载混凝土结构和/或表面)和地基中(负载混凝土结构和/或表面)的避雷针和静电导体系统，至少其中之一包含功能化的含石墨烯材料，提供导体材料。
·用于现有的和新的风力涡轮机的叶片(负载肋和/或外壳结构和/或表面涂层)中、塔架中(负载混凝土结构和/或表面)和地基中(负载混凝土结构和/或表面)的除冰系统，至少其中之一包含功能化的含石墨烯材料，提供导电材料，其中电流通过该导体会产生热量，也称为焦耳加热、欧姆加热或电阻加热。
·用于现有的和新的风力涡轮机的表面涂层/液体/油墨/等，其包括功能化的的含石墨烯材料，提供改进的表面阻隔功能，例如疏水性、耐磨性和耐环境表面性，为风力涡轮机的全部表面区域提供全新的性能。
·当负载肋板和/或外壳结构和/或表面涂层包括功能化的含石墨烯材料时，叶片结构的强度、刚度和韧性提高，使得叶片能够更长、更硬、更轻、更耐损伤、维修和保养需求更少并且空气动力学效率更高。
·当负载混凝土结构和/或表面包括功能化的含石墨烯的材料时，塔架结构的强度、刚度和韧性提高，使得塔架能够更长、更硬、更轻、更耐损伤、维修和保养需求更少并且使用寿命更长。
·风力涡轮机的混凝土塔架组装系统和方法，与传统混凝土塔架相比可以：
ο减少所需的混凝土数量和钢筋数量，从而允许使用更薄更轻的混凝土塔架，允许新的设计、减少混凝土消耗并改善环境可持续性。
ο面临了全新的后勤难题，塔架不会太重并/或太宽而难以从生产工厂到风力涡轮机现场的桥下、隧道、路口和桥梁通过，这也能够显著降低物流成本。
ο允许新的混凝土塔架组装系统和方法，可以减少现场对大型起重机的需求，这也将降低成本。
ο允许新的混凝土塔架组装系统和/或方法，这些系统和/或方法可能会为塔架本身提供显著提高的强度，从而在架设和维修风力涡轮机时有机会使用新发明的起重机在塔架结构上上下“爬行”，这也可以降低成本，并提供可喜的机会引入比现在更高的塔架。
包含功能化的含石墨烯材料的风力涡轮机的混凝土塔架可以提供可喜的机会，使得塔架更高以支持更大的转子并将转子提升到更好的风况中从而捕捉到更多的风并从而提高风力涡轮机的效率并同时降低整个工作寿命期间的维修成本。
在进一步的实施例中，功能化的含石墨烯的材料可以包含在风力涡轮机的两个或多个上述部件的任何组合中(叶片、塔架、转子、地基修复系统)和/或与含石墨烯的传感器的组合中。
包含功能化的含石墨烯的材料的组合部件可以具有的效果在于，相比使用不含石墨烯材料的部件的风力涡轮机塔架，在保持或改善整个风力涡轮机的性能，例如强度、刚度、韧性、柔韧性和/或功能化表面的同时，可以减少风力涡轮机单个部件的重量。就部件和/或整个风力涡轮机减小挠曲/弯曲、实现减少疲劳并因此延长使用寿命而言，这可以是有利的。进一步的优势在于，可以减轻部件和/或整个风力涡轮机中裂纹的风险，总体上获得更耐损伤的风力涡轮机。降低损伤的风险或增加损伤容限通常可以降低维修成本并延长使用寿命。
通常，这可以实现风力涡轮机的新设计，因为风力涡轮机的某些部件的改变可能影响风力涡轮机的其他部件的改变，以实现整个风力涡轮机的目标性能。
与含石墨烯的传感器的进一步组合的效果在于，可能会改变机械性能的测量和/或如何测量此类性能的变化。这可以进一步实现风力涡轮机中使用的控制系统的新设计。
在另一实施例中，可以通过在在叶片结构、风力涡轮机混凝土塔架、风力涡轮机塔架的表面涂层和/或风力涡轮机塔架地基的维修系统中的两个或多个的任意组合中使用功能化的含石墨烯的材料来将功能化的含石墨烯的材料的使用结合起来。
在风力涡轮机中使用多种功能化的含石墨烯材料的部件可具有前述的使用多个包括功能化的含石墨烯材料的部件的组合所实现的效果，但在这种情况下，是对于整个风力涡轮机或风力涡轮机的专用区域。通常，这可以进一步实现风力涡轮机的新设计，因为风力涡轮机的某些部件的改变可能影响风力涡轮机的其他部件的改变，以实现风力涡轮机的目标特性。对于可以如何和/或在何处安装风力涡轮机的装置，它可以进一步实现新的设计和实施方式。
通常，通过组合设备和用途，对于部件的组合，可以提高单个部件或用途所描述的效果。
附图说明
图1：示出了风力涡轮机。
图2：示出了风力涡轮机叶片。
图3：示出了多层结构的两个实施例。
图4：示出了风力涡轮机的钢铁塔架的典型地基。
图5：示出了获得功能化的含石墨烯的材料的过程图。
具体实施方式
Figure BDA0002436503310000231
Figure BDA0002436503310000241
图1示出了风力涡轮机14，其包括风力涡轮机14的转子91、机舱、塔架80和地基88。转子91可包括风力涡轮机叶片10，其包括叶片结构12、叶根50和轮毂55。机舱85示出为包括有盖子。示出的实施例包括风力涡轮机凝土塔架80，其设有负载结构82。负载结构82组成顶部区、中间段区和底座段区。中间段区和底座段区可以是预浇筑的预应力混凝土壳体。或者可以就地浇筑底座段区。塔架的顶部区示出为包括两段，两段可能主要是钢铁元素。上部区包括过渡件83。过渡件83可以由钢铁制成，并设有凸缘与偏航系统和/或机舱85连接。上部区可包括钢管或者预浇筑的预应力混凝土壳体。
示出的实施例提出了一种混合的混凝土塔架，其是指本发明的混凝土塔架80。该塔架具有高度84，轮毂高度301与叶片长度302一起示出。轮毂高度301不同于塔架高度84，因为存在轮毂55的附加高度。
图2A、2B和2C示出了风力涡轮机叶片10。风力涡轮机叶片10包括叶片结构12，叶片结构12包括前缘92、后缘93、吸力侧94和压力侧95。前缘92是风力涡轮机叶片10的切入空气的边缘。其通常是叶片10上承受最高程度腐蚀的区域。
示出的风力涡轮机叶片10包括外壳结构20和负载梁30。风力涡轮机叶片还包括表面70。
在图2A中，负载梁30示出为负载箱。其也可被称为负载箱、主梁、梁肋、负载肋等。
在图2B中，负载梁30示出为单个的负载结构。其也可被称为主梁、梁肋、负载肋等。叶片结构可包括疏水面72、导电面73、耐磨面74、光吸收面75和/或雷达波吸收面77。叶片结构可包括表面涂层76，其组成表面70。
在图2C中，示出了风力涡轮机叶片10的前缘92。前缘是表面70的一部分。前缘92示出为两个不同区域。前缘的范围可取决于叶片的设计和叶片的规格。前缘92可以仅指黑色区域示出的最外端部分或者可以更多地向叶片根部延伸，如黑色和白色区域所示。
图3A示出了分层结构21，其形成为包括六层12的夹层结构22。分层结构21包括底层25、四个中间层24和顶层23。每层各自具有单独的膜厚度29。
在示出的实施例中，顶层23和中间层24均具有不同的功能，并且能够提供具有超强耐环境性的表面。顶层23提供疏水面72和耐磨面74。中间层24是弹性层49。该分层的柔韧性和/或冲击吸收性结合顶层的耐磨性，能够进一步提高功能性表面的耐磨性74，并从而具有超强耐环境性。这可能是由于减轻了颗粒对表面区域的冲击。与弹性层49相邻的中间层24可以包括功能层47，该功能层47是光吸收层75，并因此减少了反射回顶层23的光。与光吸收层75相邻的中间层24可以是导电73功能层47，适于焦耳加热，以支持除冰功能。在导电功能层73和底层25之间的下一个中间层24可以包括有机太阳能电池或光伏电池。该层可以提供向焦耳加热传递功率的功能48，并因此提供除冰功能。
图3B示出了形成为夹层结构22的分层结构21，其具有四个分层12。分层结构21包括底层25、两个中间层24和一个顶层23。
在示出的实施例中，顶层23和中间层24全部具有不同的功能，并且可提供具有超强耐环境性的表面。顶层23提供疏水面72和耐磨面74。
与顶层23相邻的中间层24是能够吸收雷达波的功能层47，因而可提供雷达波吸收面77。与雷达波吸收层77相邻的中间层24也是功能层。该层可以吸收其他波长，可以是可拉伸的，可以增加结构强度，可以提供导电结构等。
图4示出了塔架地基的一个实施例。该地基通常设置在土壤310中，用于陆上风力涡轮机。用于风力涡轮机的钢铁塔架的典型的地基88可包括安装元件312，其包括T型和L型凸缘以及嵌入式环，其中L型凸缘可以连接至钢铁塔架并组成地基的顶部凸缘314。
图5示出了获得功能化的含石墨烯的材料40的过程图。使用功能化400方法或工艺对石墨烯基的材料42进行功能化，得到功能化的石墨烯基的材料44。功能化的石墨烯基的材料44与主体/载体材料46混合，得到功能化的含石墨烯的材料40。

Claims (11)

1.一种风力涡轮机叶片(10)，其具有叶片结构(12)，叶片结构(12)包括表面(70)和支撑外壳结构(20)的负载梁(30)，其中所述叶片结构(20)包括的表面(70)具有功能化的含石墨烯的材料(40)，用于提供功能性表面区域(27)，其中所述功能化的含石墨烯的材料(40)是应用至所述表面(70)的条带，其中所述条带形成导体系统，所述导体系统连接到可控电源，所述可控电源根据限定的气候条件接通/断开电源，由此通过电阻加热实现除冰系统。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，所述表面(70)包括多层结构(21)，所述多层结构(21)设置有至少一个包含功能化的含石墨烯的材料(40)的功能层(47)，所述功能化的含石墨烯的材料形成导体系统，所述多层结构(21)提供功能性表面区域(27)。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，多层结构(21)为附接至风力涡轮机叶片(10)的条带(41)，条带(41)包括粘合剂层、顶层和至少一个包含功能化的含石墨烯的材料(40)的功能层(47)，所述功能化的含石墨烯的材料形成导体系统。
4.根据权利要求2或3所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，所述多层结构(21)是包括多个功能层(47)的夹层结构(22)，其中至少一个功能层(47a)的功能(48a)不同于另一个功能层(47b)的功能(48b)。
5.根据权利要求2所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，顶层(23)由树脂制成，其厚度(29)在固化状态为100-1000μm(1E-6m)的范围内，底层(25)由树脂制成，其厚度(29)在固化状态为200-500μm的范围内。
6.根据权利要求2所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，
-所述多层结构(21)包括由热塑性聚氨酯制成的顶层(23)、由聚乙烯制成的底层(25)和至少两个作为功能层(47)设置在顶层和底层之间的中间层(24)。
7.根据权利要求2所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，所述表面(70)包括两个或多个多层结构(21)，每个所述多层结构(21)提供一个功能性表面区域(27)，且其中至少一个功能性表面区域(27a)的功能(48)不同于另一个功能性表面区域(27b)的功能(48)。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其特征在于，所述叶片结构(20)包括表面(70)，所述表面(70)包括功能化的含石墨烯的材料(40)，用于提供疏水表面(72)。
9.对根据权利要求1-8任一项所述的风力涡轮机叶片(10)的叶片结构(12)进行改装(210)的方法(200)，所述方法(200)包括将功能化的含石墨烯的材料(40)应用至风力涡轮机叶片(10)的表面区域(28)的动作，其中所述功能化的含石墨烯的材料形成导体系统，所述导体系统连接到可控电源，所述可控电源根据限定的气候条件接通/断开电源，由此通过电阻加热实现除冰系统。
10.对根据权利要求2-8任一项所述的风力涡轮机叶片(10)的叶片结构(12)进行改装(210)的方法(200)，所述方法(200)包括应用具有多层结构(21)的条带(41)的动作，其中多层结构(21)设置有至少一个功能层(47)，所述功能层(47)包括有功能化的含石墨烯的材料(40)，其中所述功能化的含石墨烯的材料形成导体系统，所述导体系统连接到可控电源，所述可控电源根据限定的气候条件接通/断开电源，由此通过电阻加热实现除冰系统。
11.功能化的含石墨烯的材料(40)在液体维修系统(86)和电阻加热中的应用，通过在地基的硬化过程期间加热来维修风力涡轮机塔架地基(88)。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3559457B1 (en) * 2016-12-22 2020-08-12 Vestas Wind Systems A/S Temperature control based on weather forecasting
ES2774169B2 (es) * 2019-01-16 2021-03-10 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology SL Sistema de disipación de la carga eléctrica para una pala de turbina eólica, pala de turbina eólica y método relacionado
US20220264704A1 (en) * 2019-07-17 2022-08-18 3M Innovative Properties Company Thin electrothermal film heater with variable thermal output
CN110566420A (zh) * 2019-09-18 2019-12-13 深圳市贝优通新能源技术开发有限公司 一种安全系数高的高效型风力发电设备
GB202012135D0 (en) * 2020-08-05 2020-09-16 Blade Dynamics Ltd Leading edge protection for a wind turbine blade
CN112879234B (zh) * 2021-01-27 2022-06-07 江苏常友环保科技股份有限公司 一种风力发电机升降装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101539095A (zh) * 2008-02-27 2009-09-23 通用电气公司 复合式风力涡轮机塔架
CN104502631A (zh) * 2015-01-05 2015-04-08 厦门烯成科技有限公司 一种基于石墨烯的加速度传感器
WO2016030170A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Basf Se Rotor blade element with anti-icing surface for wind turbine rotor blades
CN105505095A (zh) * 2016-01-28 2016-04-20 赵栋 一种掺有石墨烯的冷喷锌防腐涂料
CN105856586A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 南京航空航天大学 一种石墨烯电热膜风力机叶片结冰防护系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337553B (zh) 2013-06-04 2016-03-23 南京日托光伏科技有限公司 一种薄膜覆盖正面电极的硅太阳能电池及其制造工艺
DE102013213976A1 (de) * 2013-07-17 2015-01-22 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Fertigbetonteil-Segmentes eines Windenergieanlagen-Turmes
EP2891793A1 (en) * 2014-01-02 2015-07-08 Nicholas Pittas Automatic system of wind and photovoltaic energy storage for uninterruptible electric energy output providing energy autonomy
AU2015341008B2 (en) * 2014-10-30 2020-11-05 Byo Towers, S.L. Method for installing a hollow concrete tower made from more than one segment and corresponding hollow concrete tower
US10266677B2 (en) * 2015-01-05 2019-04-23 The Boeing Company Graphene-augmented composite materials
US20160348391A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-01 Tindall Corporation Method and apparatus for constructing a concrete tower
EP3541613A1 (en) * 2016-11-17 2019-09-25 Vestas Wind Systems A/S A reinforcing structure for a wind turbine blade
GB2559979A (en) * 2017-02-23 2018-08-29 Graphene Composites Ltd Graphene/Aerogel composite
US11519382B2 (en) * 2017-10-02 2022-12-06 Vestas Wind Systems A/S Relating to structural components for wind turbine blades
WO2019162683A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-29 Graphene Composites Limited Composite structure
DK3581796T3 (da) * 2018-06-14 2022-04-04 Siemens Gamesa Renewable Energy As Grænseflade med trinvis ledeevne
EP3738883A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-18 Airbus Operations, S.L.U. Resistive heated aircraft component and method for manufacturing said aircraft component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101539095A (zh) * 2008-02-27 2009-09-23 通用电气公司 复合式风力涡轮机塔架
WO2016030170A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Basf Se Rotor blade element with anti-icing surface for wind turbine rotor blades
CN104502631A (zh) * 2015-01-05 2015-04-08 厦门烯成科技有限公司 一种基于石墨烯的加速度传感器
CN105505095A (zh) * 2016-01-28 2016-04-20 赵栋 一种掺有石墨烯的冷喷锌防腐涂料
CN105856586A (zh) * 2016-04-12 2016-08-17 南京航空航天大学 一种石墨烯电热膜风力机叶片结冰防护系统

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Publication number Publication date
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US11530681B2 (en) 2022-12-20
WO2019068721A1 (en) 2019-04-11
CN111164303A (zh) 2020-05-15
CA3078273A1 (en) 2019-04-11

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