科思创：轻量叶片转动绿色风向

本刊|孙一琳，夏云峰

叶片是风电机组捕获风能的核心部件，它直接决定着风能利用效率，并在很大程度上影响着开发成本。近年来，随着可开发区域的风速不断下探，叶片大型化的趋势愈加明显。2016年，国家发展改革委和国家能源局联合发布《能源技术革命创新行动计划（2016－2030年）》，更是明确将研发100米级及以上风电叶片列入能源技术创新的15个重点任务中。

然而，叶片尺寸变大带来的核心问题在于载荷的增加，会影响风电机组运行的安全性。如何在保证性能的前提下，研制出轻量化的长叶片就成为风电行业创新的重点方向之一，材料无疑是很好的突破口。一些企业已经开始提前对此进行布局，并取得了初步成果，比如科思创（covestro）。自2016年联合风电企业推出全球首支1.5兆瓦新型高性能聚氨酯树脂叶片以来，凭借在聚合物研究方面的丰富经验，这家企业正在为风电行业的新一轮升级积极探索新路径。

据悉，科思创是目前全球最大的聚合物生产商之一，业务范围集中在高科技聚合物材料的生产制造，以及用于诸多日常生活领域的创新性解决方案研发。2017年，中国跃居科思创最大的单一市场，年销售额超过31亿欧元，占该公司全球总销售额的22%。

“新能源汽车、风电和轻型化材料将是科思创在中国市场进一步发力的增长点。” 科思创涂料、粘合剂及特殊化学品业务部技术应用开发亚太区副总裁李金旗在接受《风能》杂志记者专访时指出，“我们之所以对开拓蓬勃发展的风电市场充满信心，主要原因在于科思创是聚氨酯技术的发明者，这种材料在风电行业的应用前景广阔。”

众所周知，目前风电叶片主要还是使用传统的环氧树脂材料，它被视为一种成熟、可靠的技术。但随着长度的增加，环氧树脂叶片在价格、工艺等方面存在瓶颈。

而聚氨酯材料所具有的良好性能使其可以很好地适应风电叶片轻量化、大型化的发展趋势。虽然在风电行业应用较少，但实际上这种多功能聚合物从发明至今已经有80多年的历史，在众多行业有着广泛应用。

据李金旗介绍，聚氨酯材料的机械性能好，它的粘度低，流动性好，灌注速度快，固化时间短，并且不需要后固化，大大提高叶片的生产效率，同时节约了成本。同时，聚氨酯的放热峰低于环氧树脂，从而可以降低树脂放热对PVC泡沫芯材的影响。此外，这种材料还与玻璃纤维有更好的界面结合力。

正是看到了上述优势，并基于自身的深厚积累以及对产业发展趋势的判断，科思创决定将聚氨酯材料引入风电行业。该公司联合众多合作伙伴对此进行了攻关，并于2016年试制出全球第一支聚氨酯风电叶片。

2018年，科思创成功安装首套聚氨酯风电叶片。叶片长55.2米，应用于单机容量为2兆瓦的机型。为了确保能够实现长时间稳定运转，这套叶片还通过了北京鉴衡认证中心（CGC）的静力和疲劳测试。

“试点项目在中国东北的成功投运，是对科思创聚氨酯树脂材料强度的认可，也证明该材料在风电叶片领域的应用已准备就绪。我们希望借此机会向行业合作伙伴传递一个强有力的信号，即使用聚氨酯制造更长、更强风电叶片的时代已经到来。”科思创相关负责人曾公开表示。

除此之外，这家企业还与另一家整机制造商针对单机容量为2.2兆瓦的机型共同研发了长59.5米的叶片，其主梁、腹板和叶根均采用聚氨酯材料制成，并在中国中南部地区的风电场中完成安装。

在风电领域，科思创的另一个聚焦点是水性技术的应用。早在20世纪80年代，该公司即展开相关研发，并向中国市场推出了水性技术和高固含Pasquick™技术。

这里值得一提的是基于Bayhydrol®和Bayhydur®的水性聚氨酯叶片面漆，它们可以使一次施工的最大干膜厚度超过80微米，并且干燥更快，能够有效减少施工的次数，提高生产效率。

“相关方案已经通过了严苛的耐雨蚀测试，其综合性能达到甚至超过传统溶剂型产品。” 李金旗补充道。

需要强调的是，这些面漆还是高度环保的，其挥发性有机物（VOC）含量低于50g/L，且气味低，切实保障了现场施工及管理人员的健康与安全，并将对环境的影响降到最低。

据李金旗透露，该公司最新推出的水性二代技术，膜厚更高，干燥更快，性能更佳，强化了风电机组在多变恶劣海上环境中的工作性能，非常适合应对海上风电场的高腐蚀挑战。

提升产品的绿色属性很好地契合科思创长期以来所秉持的可持续发展战略。“让世界更加宜居不仅是目标，也是推动我们全球业务发展的核心动力之一。” 李金旗在向记者介绍科思创的理念时说，“多年以来，我们一直基于‘人类、地球、盈利’（简称3P）的原则，通过提供能够造福社会和子孙后代的可持续性产品、技术和解决方案来开创精彩世界。”

对于这家企业而言，绿色不仅体现在产品中，更渗透于生产制造环节。

2018年，科思创上海一体化基地入选中国工业和信息化部发布的国家级绿色工厂名单。该基地坚持在生产制造过程中应用创新工艺，实现产业的清洁、高效和可持续发展。

而这背后则是大量资金的投入和创新性措施的引入。自2001年起，科思创上海一体化基地累计投资30亿欧元研发先进技术，采用气相法替代传统工艺生产异氰酸酯，减少约60%的能源消耗和80%的溶剂消耗；将氧去极化阴极技术应用于氯气生产，使电耗和二氧化碳排放降低30%以上，大幅降低化工生产对环境造成的负面影响。

基地相关负责人表示，“公司制定了具体的指标，至2025年至少80%的研发项目能符合联合国的可持续指标，在2005年的基础上把温室气体的排放降低50%。投资使用这些技术帮助科思创在达成该目标的道路上稳步前行。”

目前，科思创还选择与新疆金风科技股份有限公司、中材科技风电叶片股份有限公司、PPG工业公司强强联合，携手打造风电绿色供应链。4家企业将立足于自身的优势，加强上下游企业的沟通，将“绿色供应链”从愿景落到实处，从供应链各环节出发提升标准，并加速技术合作与创新，让绿色能源更环保、更长久、更高效。

李金旗向记者表示，“基于创造精彩世界的美好愿景，为了保障我们所生活的地球有一个更美好的未来，科思创愿意携手风电行业，为全球可再生能源发展及环保领域贡献力量。”