Wind turbines have been utilized for centuries to harness energy from the wind. Commercial wind turbine blades are typically made from composite materials, which are difficult to recycle, leading to blades ending up in landfills at the end of their lifecycle. Additionally, these materials contribute to microplastic pollution. In response to growing environmental concerns, there has been an increased focus on addressing such issues. The Swedish company SeaTwirl AB develops offshore vertical-axis wind turbines (VAWT), and this study focuses on optimizing the weight of a blade from a new 10-15 MW VAWT concept using steel as the material. Steel has long been recyclable, making it an interesting material for wind turbine blades. The specific steel used in this study is the ultra-high-strength steel "Strenx 1300" from SSAB, which is not only extremely durable but is also expected to be fossil-free by 2026, by implementation of the manufacturing technology HYBRIT. The study found that a single blade made from Strenx 1300, when designed and optimized for 35 years of operational use, would weigh approximately 193.4 tonnes and would require 6016.8 meters of welds with a fatigue class of FAT 125. A rough estimation of the weight of a fiberglass VAWT of the same size resulted in approximately 300 tonnes. Therefore, this study concludes that it may be feasible to construct a commercially competitive VAWT blade using environmentally friendly, fossil-free steel. This approach would make wind energy a more sustainable energy source without the problems of recyclability and microplastic pollution. / Vindkraftverk har använts i århundraden för att utvinna energi från vinden. Kommersiella vindkraftverksblad tillverkas vanligtvis av kompositmaterial, vilket är svårt att återvinna och leder till att bladen hamnar på soptippar vid slutet av deras livscykel. Dessutom bidrar dessa material till mikroplastföroreningar. Som svar påväxande miljöproblem har det därför blivit ett ökat fokus på denna typ av frågor. Det svenska företaget SeaTwirl AB utvecklar vertikalaxliga vindkraftverk (VAWT) för offshore-användning, och denna studie fokuserar på att optimera vikten av ett blad från ett nytt 10-15 MW VAWT-koncept med stål som material. Stål har länge varit återvinningsbart, vilket gör det till ett intressant material för vindkraftverksblad. Det specifika stål som används i denna studie är det höghållfasta stålet "Strenx1300" från SSAB, som inte bara är extremt hållbart, men också förväntas bli fossilfritttill 2026, tack vare implementeringen av tillverkningsteknologin HYBRIT. Studien visade att ett enskilt blad tillverkat av Strenx 1300, när det är utformat och optimerat för 35 års driftstid, skulle väga cirka 193,4 ton och kräva 6016,8 meter svets med en utmattningsklass FAT 125. En grov uppskattning av vikten av en VAWT av samma storlek i glasfiber resulterade i cirka 300 ton. Därför drar denna studie slutsatsen att det kan vara möjligt att konstruera ett kommersiellt konkurrenskraftigt VAWT-blad med miljövänligt, fossilfritt stål. Detta tillvägagångssätt skulle göra vindenergi till en mer hållbar energikälla utan problemen associerade med återvinning och mikroplaster.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:lnu-121585 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Hall, Johannes, Larsson, Albin |
| Publisher | Linnéuniversitetet, Institutionen för maskinteknik (MT) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0135 seconds