13 آگوست 2021، توسط آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر
محققان آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدید پذیر (NREL) چندین سال است که در حال استفاده از مواد کامپوزیت ترموپلاستیک برای توربین‌های بادی هستند، اما آن‌ها به تازگی سطح عملکرد این مواد را در زیر آب ارتقا داده‌اند. برای اولین بار در تاریخ، تیغه‌های کامپوزیت ترموپلاستیک، که می‌توانند انقلابی در صنعت انرژی دریایی ایجاد کنند، بر روی یک توربین قدرت جزر و مدی در مقیاس بزرگ آزمایش می‌شوند.
تحقیقات قبلی در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده در Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (IFREMER) نشان داد که چگونه مواد ترموپلاستیک می‌توانند عملکرد خستگی را بهبود بخشند، احتمال خرابی پره‌های فاجعه بار را کاهش داده و تیغه‌های توربین جزر و مدی را برای کاربردهای انرژی دریایی پایدارتر کند. فرایند تولید نیز سریع‌تر و از نظر مصرف انرژی بهتر است. علاوه بر این، پلاستیک‌های ترموپلاستیک، که حدود 75 درصد از تولید پلاستیک در جهان را تشکیل می‌دهند، قابل بازیافت هستند زیرا مواد پلیمری پلاستیک را می توان در دمای بالا مجدداً قالب گیری کرد که پس از خنک شدن سفت می‌شود.
محققان NREL با بودجه دفتر فناوری‌های آب آبی وزارت انرژی ایالات متحده و همکاری با Verdant Power، پره‌های توربین را با استفاده از مواد کامپوزیت ترموپلاستیک ساخته‌اند و اکنون آن‌ها را بر روی یکی از توربین‌های جزر و مدی Verdant Power، که در حال حاضر در نیویورک مستقر است، آزمایش می‌کنند.
ارزیابی بارها و عملکرد توربین‌ها در محل پروژه پروژه جزر و مد جزیره روزولت (RITE) در نیویورک در اکتبر 2020 با نصب TriFrame Verdant Power ، که دارای سه توربین جزر و مدی است، آغاز شد. به دلیل جریانات جزر و مدی قوی که چندین بار در روز تغییر جهت می‌دهند، رودخانه شرقی مکانی ایده‌آل برای آزمایش و اعتباربخشی عملکرد توربین‌های انرژی دریایی است. هر دو توربین TriFrame و توربین‌های سه پره به صورت ماژولار و مقیاس پذیر طراحی شده‌اند و به محققان این امکان را می‌دهند که توربین‌های 5 متری (قطر 5 متر) را مورد مطالعه قرار داده و سپس آن‌ها را در سیستم‌های توربین کلاس 10 تا 15 متر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه مقیاس‌پذیر کنند که بیشتر در زمینه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
طی 6 ماه اول حضور در آب، توربین‌های جزر و مدی که در ابتدا دارای تیغه‌های اپوکسی بودند، تقریباً 200 مگاوات ساعت انرژی تولید می‌کردند، این یک رکورد ایالات متحده برای تولید انرژی دریایی بود. پس از استقرار 6 ماهه، در مه 2021 ، تیم Verdant Power عملیات بازیابی و جایگزینی (R&R) را انجام داد و یکی از روتورهای تیغه اپوکسی را با یک روتور جدید ساخته شده توسط NREL با تیغه‌های ترموپلاستیک یکسان جایگزین کرد.
چندین ماه قبل از استقرار R&R، مهندس تحقیقات NREL ، Robynne Murray و تیمش در حال استفاده از قابلیت‌های تولید و خصوصیات مواد در تأسیسات آموزش و فناوری کامپوزیت‌های تولید NREL (CoMET) هستند. آن‌ها در آن‌جا تیغه‌های 2.5 متری را با استفاده از روش تزریق خلاء با رزین ترموپلاستیک الیوم ساختند. آن‌ها سپس تأیید کردند که این تیغه‌ها عملکرد ساختاری مشابه تیغه‌های رزین اپوکسی سنتی قبل از استقرار داشتند و از نظر ساختاری پره‌های توربین با مقیاس کامل، ترموپلاستیک و جزر و مدی را که در حال حاضر در شرق رودخانه تولید برق می‌کنند، اعتبار بخشید. پس از پایان دوره آزمایشی و بازیابی تیغه‌ها تا پایان سال 2021، تیم واکنش سازه‌ای تیغه‌ها را در برابر بارهای اعمال شده اندازه گیری می‌کند تا تاثیر آب دریا بر روی این مواد را کمی کند.
موری گفت؛ «به تیم NREL ابزارهای تیغه و جزئیات هندسی را ارائه داد تا بتوانیم تیغه‌های ترموپلاستیک مشابه تیغه‌های اپوکسی را که قبلاً تولید کرده‌ایم تولید کنیم، که به ما امکان مقایسه جانبی با مواد سنتی را می‌دهد. ما واقعاً علاقه مند به استفاده از این مواد ترموپلاست هستیم زیرا آن‌ها می‌توانند به طور بالقوه عمر تیغه‌ها را افزایش دهند و ویژگی‌های ساختاری را برای کاربردهای دریایی بهبود بخشند.»
یک سیستم جمع آوری اطلاعات ساخته شده توسط NREL در داخل مخروط دم توربین جزر و مدی تازه نصب شده قرار دارد و به محققان اجازه می‌دهد تا کرنش و موقعیت زاویه‌ای تیغه‌های ترموپلاستیک را در حین فعالیت در رودخانه شرقی اندازه گیری کنند. فرآیند طراحی و اعتبارسنجی سیستم جمع آوری داده‌ها، که شامل غوطه‌ور شدن چند روزه سیستم در آب است، چندین الزام را برآورده می‌کند، از جمله توانایی بدست آوردن، اندازه گیری و ذخیره مستمر و قابل اعتماد تمام داده‌های تولید شده در کل دوره استقرار توربین که برآورد شده تا حداکثر 28 گیگابایت باشد.
