مع التطور السريع لتوليد طاقة الرياح، وقد تم توجيه عمود دوران طاقة الرياح باعتبارها واحدة من المكونات الرئيسية الاهتمام أكثر وأكثر. في عملية اختيار المواد وتصميمها، واختيار وتقييم المواد البديلة مسألة مهمة للغاية. وستناقش هذه الورقة عوامل اختيار المواد البديلة، وخصائص المواد البديلة الشائعة الاستخدام، وأساليب تقييم المواد.
أولا، هناك عدد من العوامل التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار المواد البديلة. الأول هو الخصائص الميكانيكية للمادة، بما في ذلك القوة والصلابة والصلابة وغيرها، لتلبية احتياجات مغزولات طاقة الرياح في الدوران فائق السرعة وظروف العمل المعقدة. والثاني هو مقاومة التآكل، لأن مزارع الرياح توجد عادة في بيئة محيطية، ويلزم أن تقاوم المادة تآكل مياه البحر. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي النظر في عوامل مثل قابلية استخدام الآلات، وتكلفة المواد وموثوقيتها.
في التطبيقات العملية، تم دراسة العديد من المواد البديلة شائعة الاستخدام على نطاق واسع وتطبيقها في تصنيع مغزلات طاقة الرياح. الاول هو سبيكة فولاذية تتمتع بقوة وصلابة جيدتين وتلائم صناعة مغزلات توربينات الرياح الكبيرة. والثاني هو الفولاذ المقاوم للصدأ، والذي يفضل مقاومته الممتازة للتآكل، ويمكن استخدامه في مغزل طاقة الرياح في البيئات البحرية. الثالث هو الصلب عالي القوة، الذى يتمتع بقوة وصلابة اعلى ويلائم توربينات الرياح عالية الطاقة والسرعة الكبيرة.
عند تقييم المواد البديلة، يجب استخدام مجموعة من الطرق للتقييم الشامل. الأول هو اختبار الأداء المادي، الذي يحصل على بيانات الخواص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية للمواد من خلال الاختبارات المختبرية. والثاني هو حساب المحاكاة، وذلك باستخدام برامج المحاكاة الرقمية للتنبؤ وتحليل حياة الإجهاد والتعب للمواد البديلة. كما يمكن تقييم موثوقية وأداء المواد البديلة بالاعتماد على الخبرة الهندسية السابقة وحالات التطبيقات العملية. ومع أخذ هذه العوامل في الاعتبار، يتم اختيار أنسب المواد البديلة.
وفي التطبيق العملي، يعد اختيار وتقييم المواد البديلة مسألة معقدة وحرجة. من الضروري النظر في عوامل مختلفة مثل التكنولوجيا والاقتصاد والبيئة بشكل شامل لخفض التكاليف وتحسين الفوائد مع ضمان الخصائص الميكانيكية وموثوقية تشكيل مغزل طاقة الرياح. ولتحقيق هذه الغاية، يلزم مشاركة مهندسي مواد محترفين وموظفين هندسيين وتقنيين، ويُعتمد أسلوب علمي ومنهجي وشامل للاختيار والتقييم.
وباختصار، فإن اختيار وتقييم المواد البديلة لتشكيل أعمدة دوران طاقة الرياح مسألة معقدة وهامة. وينبغي مراعاة عدة عوامل عند اختيار مواد بديلة، بما في ذلك الخصائص الميكانيكية، ومقاومة التآكل، وقابلية الماكينة، والتكلفة، والموثوقية. ويتطلب تقييم المواد البديلة تقييماً شاملاً باستخدام مجموعة من الأساليب، بما في ذلك الاختبارات المختبرية والمحاكاة العددية والخبرة الهندسية. من خلال الاختيار والتقييم المعقول، يمكن العثور على أنسب المواد البديلة لتحسين أداء وموثوقية تشكيل مغزل طاقة الرياح.
