Penjana turbin angin menggunakan 600kg-2T NdFeB bagi setiap kapasiti MW
Peralihan global ke arah tenaga boleh diperbaharui telah membawa kuasa angin ke hadapan sebagai penyelesaian tenaga mampan, menjadikan turbin angin sebagai pemandangan biasa di merata kawasan—dari dataran pantai hingga ke pelantar lepas pantai. Di jantung mesin menjulang ini terdapat komponen kritikal yang menentukan kecekapan dan prestasinya: magnet neodymium (Magnet NdFeB). Sebagai magnet kekal yang paling kuat yang ada pada hari ini, magnet NdFeB telah merevolusikan reka bentuk turbin angin, membolehkan output tenaga yang lebih tinggi, saiz yang lebih kompak, dan kebolehpercayaan jangka panjang. Menariknya, penjana turbin angin moden memerlukan antara 600kg hingga 2 tan magnet NdFeB bagi setiap megawatt (MW) kapasiti, satu bukti akan peranan mereka yang tidak dapat digantikan dalam mengembangkan pengeluaran tenaga angin.
Peranan dalam kecekapan: Pengurangan kehilangan tenaga sebanyak 10% berbanding magnet konvensional
Kecekapan turbin angin ditentukan oleh keupayaannya untuk menukar tenaga kinetik daripada angin kepada tenaga elektrik dengan kehilangan yang minimum. Di sini, Magnet NdFeB mengatasi alternatif tradisional seperti magnet ferrit atau magnet alnico dengan jarak yang ketara. Magnet ferrit, walaupun lebih murah, mempunyai kekuatan magnet yang lebih rendah (biasanya 20-30% dari NdFeB), memerlukan rotor yang lebih besar dan berat untuk menghasilkan kuasa yang setara. Berat tambahan ini meningkatkan tekanan mekanikal pada turbin, mengurangkan kelajuan putaran, dan akhirnya menyebabkan kehilangan tenaga yang lebih tinggi semasa proses penukaran.
Sebaliknya, magnet kuat seperti NdFeB menawarkan ketumpatan fluks magnet yang luar biasa (sehingga 1.4 Tesla) dan keteresan (rintangan terhadap pendemagnetan), membolehkan reka bentuk penjana yang lebih kecil dan ringan. Penjana yang padat mengurangkan rintangan angin, membolehkan putaran yang lebih cepat, dan meminimumkan kehilangan geseran. Kajian menunjukkan bahawa turbin angin yang dilengkapi dengan magnet NdFeB mencapai pengurangan sebanyak 10% dalam kehilangan tenaga berbanding dengan menggunakan magnet konvensional. Bagi turbin 5MW—yang biasa digunakan dalam pemasangan lepas pantai—ini bermaksud penjimatan tambahan sebanyak 500,000 kWh elektrik setiap tahun, iaitu bersamaan dengan bekalan tenaga untuk lebih daripada 50 buah rumah.
Rahsia kepada kecekapan ini terletak pada tanah jarang komposisi magnet NdFeB. Neodymium, sejenis unsur tanah jarang, apabila digabungkan dengan besi dan boron, mencipta struktur hablur yang mengekalkan kemagnetan walaupun dalam suhu tinggi dan tekanan mekanikal—ciri penting bagi turbin angin yang beroperasi dalam keadaan yang buruk dan berubah-ubah. Kestabilan ini memastikan prestasi yang konsisten sepanjang jangka hayat turbin iaitu selama 20 hingga 25 tahun, mengurangkan kos penyelenggaraan dan memaksimumkan pengeluaran tenaga.
Bagi pengeluar seperti AIM Magnet, menghasilkan magnet NdFeB berkualiti tinggi yang direka khusus mengikut spesifikasi turbin angin adalah kepakaran kami. Kami magnet neodymium menjalani ujian yang ketat untuk memastikan ia memenuhi piawaian prestasi magnet yang ketat diperlukan untuk aplikasi tenaga boleh diperbaharui, dari ambang kekuatan remanen (coercivity) sehingga kestabilan suhu (sehingga 150°C untuk magnet gred H).
Pemasangan turbin angin global (122GW di AS, 2022) dan kesan dasar
Permintaan untuk magnet NdFeB dalam turbin angin berkaitan langsung dengan pertumbuhan eksponensial pemasangan angin global. Pada tahun 2022 sahaja, Amerika Syarikat menambah kapasiti angin sebanyak 122 giga watt (GW), menyertai China (pemimpin dunia dengan lebih 300GW) dan Kesatuan Eropah (lebih 200GW) dalam memacu kegembiraan tenaga boleh diperbaharui. Pengekspansian ini dipacu oleh matlamat dasar yang berani: Akta Pengurangan Inflasi (IRA) Amerika Syarikat menawarkan kredit cukai untuk projek tenaga boleh diperbaharui, manakala Dasar Hijau Kesatuan Eropah menyasarkan 45% tenaga daripada sumber boleh diperbaharui menjelang 2030, dan China bertujuan mencapai penggunaan tenaga boleh diperbaharui sebanyak 33% menjelang 2025.
Khususnya, kuasa angin lepas pantai bergantung heavily kepada magnet NdFeB. Turbin lepas pantai lebih besar (biasanya 8MW atau lebih) dan memerlukan penjana yang lebih berkuasa untuk menangkap angin lautan yang lebih kuat dan konsisten. Sebuah turbin lepas pantai 10MW boleh mengandungi sehingga 2 tan magnet NdFeB—hampir tiga kali ganda jumlah dalam model daratan 3MW. Dengan kapasiti angin lepas pantai dijangka mencapai 350GW secara global pada tahun 2030 (berbanding 50GW pada tahun 2020), permintaan terhadap NdFeB magnet kualiti tinggi akan meningkat dengan pesat.
Sokongan dasar juga telah membangkitkan inovasi dalam kitar semula magnet dan ketahanan rantaian bekalan. Amerika Syarikat dan Kesatuan Eropah sedang melabur dalam program kitar semula logam nadir untuk mengurangkan pergantungan kepada pengimportan, manakala pengeluar seperti AIM Magnet pula sedang membangunkan amalan pengeluaran mampan—dari penyinteran magnet yang menjimatkan tenaga hingga pengurangan sisa—untuk selaras dengan dasar kehijauan. Fokus terhadap kelestarian ini tidak sahaja memenuhi keperluan peraturan tetapi juga menarik minat pembangun ladang angin yang mengutamakan rantaian bekalan mesra alam.
Dalam konteks ini, magnet bumi jarang telah menjadi sumber strategik. Peranan mereka dalam pertumbuhan tenaga angin menekankan kepentingan pembekal magnet yang boleh dipercayai dan berprestasi tinggi. AIM Magnet, dengan lebih daripada 17 tahun pengalaman dalam penghasilan magnet kekal , bersedia untuk menyokong permintaan ini dengan menawarkan penyelesaian NdFeB yang disesuaikan mengikut keperluan unik pengeluar turbin angin—sama ada untuk projek angin di darat, lepas pantai, atau terapung.
Perlindungan kakisan: Piawaian salutan Epoksi/Ni-Cu-Ni untuk persekitaran yang keras
Turbin angin beroperasi dalam beberapa persekitaran paling keras di Bumi: turbin lepas pantai perlu bertahan terhadap semburan garam dan kelembapan tinggi, manakala model di darat menghadapi suhu melampau, habuk, dan sinaran UV. Keadaan ini boleh merosakkan magnet neodymium , menyebabkan karat, kehilangan kemagnetan, dan kegagalan awal. Untuk mengatasi masalah ini, piawaian industri mewajibkan perlindungan kakisan yang kukuh bagi magnet NdFeB dalam turbin angin, dengan dua sistem salutan utama iaitu Epoksi dan Ni-Cu-Ni.
Pelapisan Epoxy adalah pilihan yang berkesan dari segi kos untuk turbin lepas pantai. Digunakan sebagai lapisan nipis dan sekata (20-50μm), resin epoksi membentuk penghalang terhadap kelembapan dan habuk, dengan pelekatan yang sangat baik pada permukaan magnet. Ia juga tahan terhadap sinaran UV dan mampu menahan suhu sehingga 120°C, menjadikannya sesuai untuk iklim gurun atau sederhana. Magnet AIM mempunyai lapisan epoksi Magnet NdFeB menjalani ujian semburan garam selama 1,000 jam (mengikut piawaian ASTM B117) untuk memastikan ia memenuhi keperluan ketahanan industri tenaga angin.
Untuk turbin lepas pantai, Lapisan Ni-Cu-Ni adalah piawaian emas. Sistem tiga lapisan ini menggabungkan lapisan asas nikel (untuk lekatan), lapisan tengah kuprum (untuk rintangan kakisan), dan lapisan atas nikel (untuk kekerasan). Jumlah ketebalan (50-100μm) memberikan perlindungan unggul terhadap pencelupan air garam, dengan rintangan semburan garam melebihi 2,000 jam. Salutan Ni-Cu-Ni juga menawarkan kekonduksian terma yang lebih baik, mencegah peningkatan haba dalam penjana berkuasa tinggi—ciri penting untuk turbin lepas pantai yang beroperasi di kawasan air laut yang panas.
Di luar salutan, reka bentuk magnet memainkan peranan dalam rintangan kakisan. Jurutera AIM Magnet bekerjasama dengan pengeluar turbin angin untuk mengoptimumkan geometri magnet, memastikan salutan meliputi semua permukaan yang terdedah (termasuk tepi dan lubang) serta meminimumkan celah di mana kelembapan boleh terkumpul. Perhatian terhadap butiran ini, bersama-sama kawalan kualiti yang ketat—seperti pemeriksaan ketebalan salutan menggunakan sinar-X—memastikan produk kami magnet kuat mengekalkan prestasi selama beberapa dekad.
Kepatuhan terhadap piawaian antarabangsa adalah wajib. Salutan mesti memenuhi ISO 12944 (untuk perlindungan kakisan pada struktur logam) dan IEC 61400 (piawaian keselamatan turbin angin). Proses salutan AIM Magnet disahkan mengikut piawaian ini, memberi keyakinan kepada pengeluar turbin angin bahawa magnet mereka akan kekal tahan lasak terhadap elemen cuaca. Sama ada untuk turbin di pantai Texas atau ladang lepas pantai di Laut Utara, salutan kami magnet neodymium menyediakan kebolehpercayaan yang diperlukan untuk terus menjana tenaga bersih selama bertahun-tahun.
Gambar 1: Keratan rentas penjana turbin angin, menonjolkan tatasusunan magnet NdFeB dalam rotor. (Sumber: Perpustakaan Teknikal AIM Magnet)
Gambar 2: Ujian semburan garam ke atas magnet NdFeB bersalut Ni-Cu-Ni, menunjukkan rintangan terhadap kakisan. (Sumber: Makmal Kualiti AIM Magnet)
Gambar 3: Pertumbuhan kapasiti angin global (2010-2022) dengan unjuran sehingga 2030, menunjukkan hubungannya dengan permintaan magnet NdFeB. (Sumber: Agensi Tenaga Antarabangsa)
Gambar 2: Ujian semburan garam ke atas magnet NdFeB bersalut Ni-Cu-Ni, menunjukkan rintangan terhadap kakisan. (Sumber: Makmal Kualiti AIM Magnet)
Gambar 3: Pertumbuhan kapasiti angin global (2010-2022) dengan unjuran sehingga 2030, menunjukkan hubungannya dengan permintaan magnet NdFeB. (Sumber: Agensi Tenaga Antarabangsa)
Seiring dengan pesatnya pertumbuhan tenaga boleh diperbaharui, peranan Magnet NdFeB dalam turbin angin akan semakin menjadi lebih kritikal. Daripada peningkatan kecekapan hingga keupayaan menahan persekitaran yang keras, magnet-magnet ini memainkan peranan utama dalam membuka sepenuhnya potensi kuasa angin. AIM Magnet, dengan kepakaran kami dalam magnet kekal dan komitmen terhadap kualiti, bersedia untuk menjadi rakan kongsi kepada pemain-pemain tenaga angin—membekalkan magnet inovatif dan boleh dipercayai yang diperlukan untuk memacu masa depan yang mampan. Sama ada anda mereka bentuk generasi baharu turbin angin atau memperluaskan projek tenaga boleh diperbaharui, pasukan kami berada di sini untuk memberikan penyelesaian yang disesuaikan mengikut keperluan unik anda. Hubungi kami hari ini untuk mengetahui lebih lanjut mengenai magnet neodymium dan bagaimana ia boleh meningkatkan teknologi tenaga boleh diperbaharui anda.
