En la etapa inicial del desarrollo de las palas de energía eólica, debido a las palas pequeñas, hay palas de madera, palas con revestimiento de tela, palas con revestimiento de fibra de vidrio de vigas de acero, palas de aleación de aluminio, etc. desarrollo de la escala, los materiales compuestos han reemplazado gradualmente a otros materiales. El único material disponible para hojas grandes.
Una de las ventajas de los materiales compuestos que otros materiales individuales no pueden igualar es su capacidad de diseño. Ajustando la dirección de la capa única, se puede obtener la resistencia y rigidez requeridas en esta dirección. Más importante aún, la anisotropía de los materiales se puede utilizar para acoplar las diferentes formas de deformación de la estructura. Por ejemplo, debido al acoplamiento de flexión y torsión, la estructura se tuerce cuando solo se aplica el momento de flexión.
En el pasado, el efecto de acoplamiento de la sección transversal de la hoja era un dolor de cabeza para los diseñadores, y la ingeniería de diseño intentó por todos los medios eliminar el fenómeno del acoplamiento. Pero en el campo de la aviación, la gente comenzó a utilizar el efecto de acoplamiento de flexión-torsión y de acoplamiento de tensión-cizallamiento de los materiales compuestos para mejorar el rendimiento del ala. En la hoja, el concepto de diseño de inducción de flexión y acoplamiento de torsión controla la deformación aeroelástica de la hoja, que es la adaptación aeroelástica. Mediante el corte aeroelástico, se reduce la carga de fatiga de la hoja y se optimiza la potencia de salida.
El plástico reforzado con fibra de vidrio (FRP) es el material compuesto más utilizado para las palas de los ventiladores modernos. Con su bajo precio y excelente rendimiento, FRP ocupa la posición dominante de los materiales de aspas de ventiladores grandes. Sin embargo, a medida que las palas se agrandan gradualmente, el diámetro de la rueda de viento ha superado los 120 m, la pala más larga ha alcanzado los 61,5 my el peso de la pala ha alcanzado las 18 t. Esto impone requisitos más estrictos sobre la resistencia y rigidez del material. Las hojas de plástico reforzado con fibra de vidrio ya no pueden cumplir con los requisitos de las hojas ligeras y de gran escala. Luego se aplica fibra de carbono u otras fibras de alta resistencia en el área local de la hoja, como las hojas NEGMiconNM82.40m de largo, las hojas LM61.5m de largo, todas usan fibra de carbono en áreas de alta tensión. A medida que aumentan las palas, la rigidez se ha vuelto cada vez más importante y se ha convertido en la clave para el diseño de una nueva generación de palas de clase MW.
El uso de fibra de carbono ha mejorado enormemente la rigidez de las palas de las turbinas eólicas, pero no ha aumentado su propio peso. Vestas utiliza fibra de carbono en la viga principal de las palas de la serie 44m para el modelo V903.OMW. El peso de la hoja es de solo 6 t, que es el mismo que el peso de la hoja V802MW, 39 m. Los informes de investigación en los Estados Unidos y Europa señalaron que el laminado de fibra de vidrio que soporta cargas que contiene fibra de carbono es una alternativa muy eficaz a las palas de la clase MW. En el proyecto de investigación financiado por EC, se señala que el uso de fibra de carbono en las palas de la turbina eólica de 120 m de diámetro puede reducir efectivamente el peso propio total en un 38% y reducir el costo de diseño en un 14%. Sin embargo, la fibra de carbono es cara, lo que limita en gran medida su uso en las aspas de los ventiladores.
Hoy en día, la industria de la fibra de carbono todavía se enfoca en el desarrollo de propiedades térmicas, de buena estructura y ligeras con un alto valor agregado para aplicaciones de aviación. Sin embargo, muchos investigadores predicen audazmente que la aplicación de fibra de carbono aumentará gradualmente. La rentabilidad de la energía eólica dependerá de la forma en que se utilice la fibra de carbono. Si en el futuro se va a reemplazar una gran cantidad de fibras de vidrio, se necesitan precios bajos para ser competitivos.