No estágio inicial do desenvolvimento de pás eólicas, devido às pequenas lâminas, há lâminas de madeira, lâminas esfoladas de pano, lâminas esfoladas de fibra de vidro de aço, lâminas de liga de alumínio, etc. À medida que as lâminas se desenvolvem na direção do desenvolvimento em larga escala, os materiais compostos gradualmente substituíram outros materiais. O único material disponível para lâminas grandes.
Uma das vantagens dos materiais compostos que outros materiais únicos não podem igualar é sua designabilidade. Ao ajustar a direção da camada única, a força e rigidez necessárias nesta direção podem ser obtidas. Mais importante, a anisotropia dos materiais pode ser usada para acoplar as diferentes formas de deformação da estrutura. Por exemplo, devido ao acoplamento de dobra e torção, a estrutura é torcida quando apenas o momento de dobra é aplicado.
No passado, o efeito de acoplamento transversal da lâmina era uma dor de cabeça para os projetistas, e a engenharia de design tentou todos os meios para eliminar o fenômeno do acoplamento. Mas no campo da aviação, as pessoas começaram a usar o acoplamento de dobra-torção e efeito de acoplamento de tensão de materiais compostos para melhorar o desempenho da asa. Na lâmina, o conceito de design de indução de dobra e acoplamento de torção controla a deformação aeroelástica da lâmina, que é a alfaiataria aeroelástica. Através do corte aeroelástico, a carga de fadiga da lâmina é reduzida e a saída de energia é otimizada.
O plástico reforçado com fibra de vidro (FRP) é o material composto mais usado para lâminas de ventilador modernas. Com seu baixo preço e excelente desempenho, a FRP ocupa a posição dominante de grandes materiais de lâmina de ventilador. No entanto, à medida que as lâminas gradualmente se tornam maiores, o diâmetro da roda de vento ultrapassou 120m, a lâmina mais longa atingiu 61,5m, e o peso da lâmina atingiu 18t. Isso coloca requisitos mais rigorosos sobre a força e rigidez do material. As lâminas de plástico reforçadas com fibra de vidro não podem mais atender aos requisitos de lâminas leves e de grande escala. Fibra de carbono ou outras fibras de alta resistência são então aplicadas na área local da lâmina, como lâminas de comprimento NEGMiconM82,40m, lâminas de comprimento LM61.5m todas usam fibra de carbono em áreas de alto estresse. À medida que as lâminas aumentam, a rigidez gradualmente tornou-se importante e tornou-se a chave para o projeto de uma nova geração de lâminas da classe MW.
O uso de fibra de carbono melhorou muito a rigidez das pás das turbinas eólicas, mas não aumentou seu próprio peso. Vestas usa fibra de carbono no feixe principal das lâminas da série de 44m para o V903. Modelo OMW. O peso da lâmina é de apenas 6t, o que é o mesmo que o peso da lâmina V802MW, de 39m. Relatórios de pesquisa nos Estados Unidos e na Europa apontaram que o laminado de fibra de vidro de suporte de carga contendo fibra de carbono é uma alternativa muito eficaz às lâminas da classe MW. No projeto de pesquisa financiado pela E.C., aponta-se que o uso de fibra de carbono nas lâminas da turbina eólica de 120m de diâmetro pode efetivamente reduzir o auto-peso global em 38% e reduzir o custo de projeto em 14%. No entanto, a fibra de carbono é cara, o que limita muito seu uso em lâminas de ventilador.
Hoje, a indústria de fibra de carbono ainda se concentra no desenvolvimento de propriedades leves, de boa estrutura e térmicas com alto valor agregado para aplicações de aviação. No entanto, muitos pesquisadores audaciosamente prevêem que a aplicação da fibra de carbono aumentará gradualmente. O custo-efetividade da energia eólica dependerá da forma como a fibra de carbono é usada. Se um grande número de fibras de vidro deve ser substituído no futuro, preços baixos são necessários para ser competitivo.
