Energiateollisuuden kiinnostus lasikuiduilla lujitettujen muovikomposiittien käyttöön johtuu erityisesti näiden komposiittien erinomaisista eristeominaisuuksista, muista käyttäjien kannalta positiivisista sähköisistä ominaisuuksista ja hyvästä korroosiokestävyydestä. Myös painon ja kustannusten säästöt voivat olla merkittäviä. Lujitemuovikomposiitit sietävät hyvin vaihtelevia ympäristöolosuhteita, joille suuri osa energiateollisuuden käyttämiä rakennemateriaaleja joutuu.
Tuulivoimalaitoksissa kuitulujitettujen komposiittien käyttö perustuu niillä saavutettaviin hyviin mekaanisiin ominaisuuksiin, erityisesti komposiittien hyvään ominaislujuuteen ja –jäykkyyteen. Muilla rakennemateriaaleilla siipiä on erittäin vaikeaa valmistaa riittävän kevyiksi. Komposiittirakenteisenakin 30…32 m pitkän siiven paino on noin 5 t ja suurimpien 55…60 m pituisten siipien paino n. 20 t. Pitkissä, likimain yli 40 m:n siivissä lujitteena on ainakin osittain käytettävä hiilikuitua, koska lasikuitulujittamisella ei yksinään saavuteta riittävää jäykkyyttä ja väsymislujuutta.
11.7.1 Käyttökohteet
Komposiittien tyypillisiä energiateknisiä sovellutuksia ovat valaisinpylväät sekä usein ristikkorakenteiset voimansiirtopylväät. Näihin liittyen valmistetaan komposiittisia voimansiirtojohtojen ja harusten eristeitä, virtakytkimiä sekä varokealustoja ja –koteloita. Myös jakelumuuntajia, muuntajan sydämiä ja muuntajakoteloita valmistetaan lasikuitulujitetusta muovista, samoin erityyppisiä ja kokoisia kaapelikannattimia ja –hyllyjä, kaapelien koteloita ja liittimiä. Näiden ohella sähköteollisuudessa käytettävien työkalujen, tikapuiden ja muiden nostolaitteiden rakenteellisina ja eristävinä osina käytetään lasikuitulujitetusta muovista valmistettuja osia.
Mielenkiintoisia sovellutuskohteita ovat voimaloiden yhteydessä olevat jäähdytystornit/-laitokset, joissa käytetään lasikuitulujitetusta muovista valmistettuja profiileja. Keskimääräinen tarve jäähdytyslaitosta kohden on n. 100 000 m profiilia. Erityisesti vanhojen jäähdytystornien ajanmukaistamiseen tullaan ennusteiden mukaan tarvitsemaan näitä profiileja tulevien vuosien kuluessa n. 200 milj. euron arvosta Yhdysvalloissa ja Aasiassa. Euroopan tarpeen arvoksi on esitetty n. 5 milj. euroa.
Energiaa varastoivat, lujitemuovista valmistettavat vauhtipyörät on eräs keskeinen tutkimus- ja kehitysalue. Näiden valmistus edellyttää korkean ominaislujuuden omaavien lujitekuitujen käyttöä. Vauhtipyörien kehitys on keskittynyt tällä hetkellä ajoneuvoissa käytettäviin vauhtipyöriin. Tavoitteena on kuitenkin valmistaa myös suurikokoisia ja –tehoisia kiinteitä vauhtipyöriä varastoimaan energiaa kulutushuippujen varalle. Toinen kehityksen alla oleva merkittävä projekti on polttokenno. Näissä käytettävät kaksinapaiset (bipolar) levyt voivat tulevaisuudessa osoittautua potentiaaliseksi ja materiaalikulutukseltaan hyvin suureksi sovellutuskohteeksi lujitemuoveille.
Sähköenergian tuottoon sarjavalmistettujen tuulivoimaloiden siivet ovat alusta alkaen olleet lujitemuovisia. Ensimmäiset siivet olivat pituudeltaan vain 8 m. Tällaisilla siivillä varustettujen tuulivoimaloiden teho on noin 50 kW. Nykyisin standardivalmistuksessa on siipiä aina 40 m:n pituuteen asti. Voimaloiden suurimmat tehot ovat noin 2,5 MW. Ensimmäiset noin 60 metrin pituiset siivet ovat jo toiminnassa voimaloissa, joiden teho on 5 MW:n suuruusluokkaa.
11.7.2 Materiaalit
Energiateollisuudessa lasikuidut ovat ehdottomasti tärkein lujite. Hiilikuituja tarvitaan lähinnä tuulivoimaloiden siipien tapaisissa tuotteissa, joilta edellytetään keveyttä, jäykkyyttä ja hyvää väsymislujuutta.
Matriisimuoveina käytetään lähinnä poly- ja vinyyliestereitä, joita on täyteaineilla tai muuten modifioitu palonkestävimmiksi. Näiden ohella käytetään fenoleja lähinnä niiden hyvien palo-ominaisuuksien vuoksi.
Epoksien ja epoksia sisältävien prepregien ja yhdistelmätuotteiden käyttö on tullut ajankohtaiseksi tuulivoimaloiden lavoissa niiden koon kasvaessa.
Koteloiden, eristeiden ja vastaavien valmistukseen käytetään sähköteollisuuden tarpeisiin modifioituja SMC-, BMC- ja DMC-massoja. Myös lujitettuja kestomuoveja on käytössä.
11.7.3 Valmistustekniikat
Energiateollisuuden komposiittituotteita valmistetaan lähes kaikilla yleisimmillä valmistusmenetelmillä. Profiilit, putket ja tangot valmistetaan tyypillisesti suulakevedolla. Ruisku- ja muottipuristusta käytetään valmistettaessa tuotteita SMC-, BMC- ja DMC-massoista sekä lasikuitulujitetuista kestomuovigranulaateista. Tuulivoimaloiden siivet ja muut lujitemuoviosat voidaan valmistaa käsinlaminoimalla. Sarjatuotannossa on kuitenkin siirrytty injektointimenetelmien käyttöön sekä tuotannollisista syistä että tuotteille asetetuista tiukemmista mekaanisista ja fysikaalisista vaatimuksista johtuen.