3D打印塑料废料造出风力发电机，为家庭绿色用电带来更多选择

导读：近年来，为了给电力生产提供一个更可持续的替代方案，风力发电已经在世界各地得到发展。以美国为例，风能的年总发电量从2000年的60亿千瓦时增加到2021年的约3800亿千瓦时。根据美国能源信息署（EIA）的数据，这约占美国公用事业规模总发电量的9.2%。未来仍有许多挑战需要克服，但进展值得肯定。在这些挑战中，一些客户认为不能无条件地建造风力涡轮机，同时也要考虑所生产的叶片的可回收性。

南极熊获悉，比利时的From Waste to Wind协会就是为了应对这些挑战而成立的。该公司使用增材制造技术，主要是熔融沉积模型（FDM），用回收的塑料来设计风力涡轮机。非营利组织From Waste to Wind的创始人Bram早前曾在在佛兰德政府部门开展大型风力涡轮机对环境的影响研究，并获得了宝贵的经验。现在，他通过自己的公司开始向公众推广一个开源的3D打印风力发电机，这是一种更为环保的能源利用模式。From Waste to Wind已经获得了一个国际奖项和比利时安特卫普气候基金的额外支持。

△BramPeirs拿着3D打印的风力涡轮机叶片

From Waste to Wind的建立背景

在佛兰德政府工作时，Bram注意到风力涡轮机的推广仍有很多阻力。尽管已经有相当严格的规则来限制风轮机对环境的影响，但人们并不了解这些规则。他们担心风轮机会造成噪音污染并阻挡他们的视线，所以他们不希望风轮机出现在他们的花园里。为了让人们以不同的眼光看待风力发电，Bram开始尝试用旧桶做风轮，用旧硬盘的磁铁，并在互联网上遇到了和他志同道合的伙伴。

Bram现在与Time Circus合作，这是一个用回收材料制造各种东西的公益团体，他们还在比利时经营Loods 21和Bar Paniek。TimeCircus最初自制的风力涡轮机叶片是由PVC下水道管制成的，它的抗紫外线能力不强，并且叶片也已经破损，导致了发电故障。最终，Bram花了200欧元买了一台打印机，采用3D打印修复了叶片。

△照片来源：From Waste to Wind

塑料打印有时并不像它看起来那么容易，它可能会收缩和变形，Bram花了几个月的时间才把它做好。后来，Bram又打印了一个完全定制的风力涡轮机，尺寸为20x20x20厘米。这个风轮机几个月来一直运行良好，它为Bram在Hackaday（一个为创新创造者提供的国际平台）赢得了10000美元的奖金，这对他们来说是一个很好的鼓励。

为了打破可再生能源的障碍，特别是小规模的风能，使能源生产更接近人们，Bram创建了From Waste to Wind协会。该公司目前的商业模式主要是做研究和提高意识，他们用奖金和补贴来做这件事。此外，他们还收到了安特卫普市气候基金的资助，这对于该公司的公益目标是一个莫大的鼓舞。

△由rPET制成的风力发电机原型。照片来源：From Waste to Wind

3D打印的可持续性

风力发电机的也叶片回收一直是个大问题，当它们在20年后达到使用寿命时，纤维和树脂不能被分离。唯一能做的就是把它们磨碎并放入垃圾填埋场或在沥青中重新使用。在美国，它们往往被埋在垃圾场里。

纯塑料叶片可以完全回收，不像其他制造商使用的玻璃纤维增强的刀片。Bram特意选择不添加纤维的增强塑料进行打印。因为以现在的回收手段，塑料仍然是 "被污染"的，再利用的潜力要小得多。今天，很多的塑料废物都是打印过程中产生的，然后就是材料的来源不明确。例如，PLA生物材料可能会在某个地方生产，然后被运到另一个工业设施，在那里被加工成长丝。这就是Bram选择使用rPET的原因，它是由回收的PET制成的，也就是用于塑料瓶的塑料。反正它必须被回收，而且当地已经有了，而且它还具有比PLA更好的机械性能。

△照片来源：From Waste to Wind

From Waste to Wind未来的项目

From Waste to Wind计划制造出更大的风力涡轮机，长度达4米，这将产生一个普通家庭所需的50%的能量，与光伏发电进行互补。他们还计划把所有的风轮机连接到电脑上，这样消费者就可以随时看到他的风轮机产生多少能量，也可以看到安全参数，如振动。目前，From Waste to Wind正在开发他们自己的MPPT控制器，这将是完全开源的。

△照片来源：From Waste to Wind