碳纤维在风力发电系统中的潜在应用已有很多报道。为使风轮机更具成本效益，电动机要求风轮机设计人员在增加叶片长度（风轮扫掠面积）的同时，优化叶片的刚度和重量。从历史上来看，叶片的长度大约每年增加10%，大约每七年增加一倍。在20世纪90年代中期，最大的风轮机输出功率达到800千瓦。今天，一个涡轮的平均额定功率在1.5兆瓦和2.0兆瓦之间，排名前十的厂家中至少已有3家安装了或正在开发5.0兆瓦的样机。全球前10名的风力风轮机和风力叶片制造商中，最大的两个风力发电和风力叶片制造商，Vestas Wind Systems A/S (Randers, 丹麦) 和Gamesa (Zamudio, 西班牙)，公开承认，他们目前用碳纤维做叶片。2006年，这两大公司占据世界风力风轮机市场44%的份额，对超过一个长度的所有叶片均用碳纤维加固。 Dewind有限公司（Lübeck，德国），也使用碳材料，但它是先将硫化碳预固料插入模具中，然后注入树脂。相比之下，GE能源（Atlanta, Ga.），Suzlon能源有限公司（Aarhus，丹麦）， Nordex AG（Norderstedt，德国）和LM玻璃纤维集团（Lunderskov，丹麦）都使用某种形式的树脂灌注，而不是手工涂敷，以增加玻纤在叶片中的比例。此外，一些公司相信，不使用碳，通过对叶片和传动系统进行精巧设计就可以降低叶片的重量和成本，并提高效率。
    尽管如此，分析家们认为，碳纤维有更重要的角色扮演。在目前的供应紧张放缓之前，叶片生产商一直在研究在何处、如何使用它，以及去哪里找到它。正如一位碳纤维的主要供应商所说："我们谈到很多公司和许多材料。事实上，按照目前的增长速度，风力行业消耗碳纤维的市场可能高达6804吨，即1500万磅左右。"
    解决成本/效益的平衡并预测碳纤维在未来风能系统中的应用前景是困难的，部分原因是因为叶片厂商对同样的工程问题采取了不同的做法。
    欧洲，Vestas在丹麦的Lem和Nakskov、德国Lauchhammer设立工厂制造叶片。从历史上看，其叶片使用玻璃纤维/环氧预浸料制造。每个叶片由两个壳室组成，这两个壳室用半固料来粘合，以半固料来保证叶片的强度。Vestas建成了较大的风轮机，同时它还对新设计和新材料进行了探索。当Vestas 2004年在欧洲开始生产V90 1.8兆瓦，V90 2.0兆瓦和V90 3.0兆瓦风轮机时，安装在V90 3 .0兆瓦风轮机上的44m/144-英尺叶片是当时Vestas已生产的最长的叶片。在这个叶片中，碳纤维在包括梁盖在内的一些关键部件已取代玻璃纤维，使44米长的叶片轻于以往39米长的叶片。新的叶片还包含一个先进的气动截面，这有利于最大限度地减少风机舱和塔的负荷。重量减轻意味着负荷降低和工作效率的提高。V90s型号的1.8兆瓦和2.0兆瓦风轮机也使用新的44米长的叶片，与V80风力风轮机37m/121-英尺的叶片相比，同等重量时，前者的风轮扫掠面积增加了27%。
    Vestas也是从木材和碳纤维/环氧复合材料开始制造叶片的。在2006年的英国SAMPE第六届年度技术会议上，Vestas公司的约翰里默（英国）描述了该公司制造40m/131英尺长及更长叶片的技术：芬兰榉木，西印度轻木，碳纤维和少量加固玻璃纤维放在一起，然后再灌注树脂。按照他的说法，这种方法可以在24小时内生产出成品叶片。当Vestas 2003年兼并NEG Micon（Randers，丹麦）时，同时收购了这项技术，而NEG Micon公司是在1998年从Aerolaminates （Newport, Isle of Wight，英国）获得此项技术的，当时Aerolaminates公司已经为英国公司供应木材环氧（WE）复合材料叶片了。
    在发展时，NEG Micon公司的研发经理Ole Gunneskov解释了WE复合技术背后的理论。"除了其天然强度，木材有一个很明显的优势，这是一种非常稳定的物质。木材结合环氧树脂在风轮叶片上的多年应用已被证实是可行的。他继续说："与传统的由玻璃纤维增强聚酯制造的风力叶片相比，碳纤维和干燥涂敷技术与气动设计的结合意味着叶片的重量将减少30 %左右的。与传统玻纤叶片相比，我们可以设计更薄更轻的叶片，从而减少对主要部件的负载并降低成本。
   NEG Micon’s NM82 1.5-MW 风轮机上使用的WE叶片可以与Vestas’ V80的模型相当。根据一个独立金融分析师的报告，Vestas建起了59m/194-ft的WE复合刀片，一个总重量为12.6吨的叶片（27778磅），包括吊舱和转子的总质量（THM）只有210吨（462,970磅）。Repower（Rendburg，德国）新的5兆瓦涡轮发电机组，使用LM公司生产的Glasfiber 61.5m/202-ft叶片后，THM增重将近一倍，约为400吨（881,849磅）。
    Vestas，Gamesa均将碳纤维应用于最大的叶片：分别为其G87和G902.0兆瓦风轮机准备了42.5米和44米（139英尺和144英尺）的叶片。这些叶片都是在西班牙和Gamesa’s Ebensburg, Pa., 工厂生产的。从2006年中期开始，已经有大约400个此类叶片面世。
    Gamesa将碳纤维预浸料与玻璃纤维预浸料交织于风轮机梁翼的上下表面。一些碳纤维与玻璃纤维再次交织后，也可用于支梁的两侧。
    Gamesa的风力涡轮技术规格说明，"玻璃纤维在叶片上的多层缠绕将导致长叶片重量的增加。它也表明，碳纤维的使用可以使叶片在应力下保持形状不变，优化了材料的质量。碳和玻璃纤维的结合，是一种结构刚度和成本协调的结果。
    技术规格还描述了如何用自动化预浸料带装配和丝带缠绕来制造这种叶片。外壳是由两部分组装起来的，每一个部分都包括玻璃纤维/环氧和聚氯乙烯泡沫夹芯板。外壳的一部分和零配件做好后就可以胶接在一起了。
    Gamesa也可能舍弃热压淬冷而使用复合模具技术，后者已成为标准的行业做法。Gamesa在2002年注册的一项专利描述了一种创新工具系统，其中上下壳体部分铰接在一起，包括空气导管及支撑结构，以形成一个加热铸模具来专门制造叶片，同时尽量减少由于安装和固化所导致的热膨胀引起的不必要的行为后果。
    三家之一的制造商-Repower，在2003年将一种碳/玻璃纤维的混合结构应用在2兆瓦毫米82风轮机的PP82转子叶片上。虽然这些40m/131-ft的叶片重量和1.5-MW MD70风轮机所用较小叶片的重量相同，但据公司的发言人所说，Repower已终止使用碳纤维。
    LM玻纤公司也使用碳纤维，特别是对其61.5m/202-ft叶片尾缘壳板的加固，这个叶片是目前世界上规模最大的，这些叶片将用于Repower的5兆瓦涡轮发电机组。"随着我们在材料和工艺技术方面所取得的进步……我们将取得同样或更好的性能，但成本更低，LM玻纤公司的企业沟通主任Steen Broust Nielsen说道。"我们对碳纤维需要的减少是由于成本、可靠性和供应情况导致的。
    然而，据一位业内消息人士透露，真正的问题在于过程，这方面的制造商已经找到一种使风力叶片预浸料中碳纤维工作更经济的方法，而那些单纯浸渍碳纤维的工艺则完全没有这样做。这名人士称，基本的问题是技术性的：截至目前，与那些用碳纤维预浸料的产品相比，单纯使用浸渍了的碳纤维的产品，其有30%到45%的纤维未能发挥作用。而DeWind将支架插入预浸料中则避免了这一情况，还有就是正在研究中的单向织物缝合可能有助于克服这一问题。
    虽然所有的碳纤维原料生产商努力与高成本和供应短缺做斗争，但生产过程中碳纤维短缺的麻烦仍然存在，这很可能要影响到风轮机制造商的决策。Dayton Griffin是为全球能源概念（英国通用电器，西雅图，华盛顿州）提供风能技术咨询的工程总监，他说宇航级碳纤维叶片的使用将延后几年，因为今天风机叶片的生产设计将使碳纤维供应收缩。"我们在风机叶片用碳纤维的经济政策在2005年开始倾斜，因为碳纤维结构的翼梁替代玻纤太昂贵，失去了竞争力，Griffin解释说。 "如果Vestas今天设计v90刀片，我预期他们决定采用碳纤维后将面临更严厉的贸易问题。Griffin指出，汽轮机设计的首要目的，是要减少能源成本（COE）。"为了做到这一点，你必须用碳纤维来达到某种类型的真正的创新，他解释说，"例如更加细长的平面或潜在气动弹性剪切力的增加。V90是一个很好的例子，因为叶片使负荷降低（由于碳纤维），使整个系统的重量减少。最后，他说道，"单纯更高刚度的碳纤维不足以的降低能源成本。"
    但必须注意的是，两个最大的炭增强叶片工艺制造商，Gamesa和Vestas，与卓尔泰克（Zoltek公司，圣路易斯，密苏里州）有50k panex 35商业级纤维的供应合约。卓尔泰克与Vestas在2004年12月签署协议，合同表明Vestas在头三年购买的纤维金额将高达100万（美元）。卓尔泰克最近宣布了一项新的与Vestas的合同，第一个五年协议中至少有3亿美元用于购买纤维原料，Vestas购买的纤维将做成预浸料。2005年3月，Gamesa和卓尔泰克签署了一项为期三年的合同，预计纤维购买所需的金额更是高达7500万美元。同时，中国预浸料制造商兼鱼竿厂（威海，山东省）说，它将配合Gamesa制造预浸风力叶片，预计每年将消耗1000多公吨（220万磅）左右的碳纤维。当此事被报道时，卓尔泰克签署了第三个长期合作协议，这一次的签约对象是Dewind，预计在前三年的供货金额为3000万美元。Dewind将碳纤维用在其生产的、全球日益流行的D8 2兆瓦汽轮机需要的40m/131-ft叶片上。该公司在2006年已签订提供高达250台风轮机（500兆瓦的能力）的协议，以后的预备协议包括在美国五年内建造高达1,600兆瓦的风轮机，以及将在印度和中国许可协议中制造的300万千瓦的风轮机。据Matthias Krebs，Dewind的商业主任说"我们需要关于碳纤维的可靠消息，以配合我们的成长和扩张计划，卓尔泰克正以快速成长来以满足快速成长的市场。
    Tim McCarthy，卓尔泰克的销售和营销副总裁，指出了如下事实，即：使用碳纤维的涡轮制造商将占领整个市场44%的份额。" Vestas在2.5兆瓦市场占有79%或更高份额，现在使用碳纤维后已占领超过80%的市场份额。他解释说，"那些使用碳纤维的公司将继续把碳纤维应用在新设计中，当Dewind，Euros（股份有限公司，德国柏林）和其他两家都刚刚开始生产时。我们有4到5个开发项目正在进行。McCarthy承认，碳纤维的价格和供给一直是整个行业的问题，但他同时指出，卓尔泰克正在以低于航空航天高档纤维很多的折扣价进行销售，并不断扩大容量，将从2005年生产3500公吨增至2008年初的10,500公吨。这将大大有助于卓尔泰克满足风力发电顾客的需要。
    绝大多数涡轮制造商不认为风轮机和大尺寸叶片会很快遇挫。 "我肯定在未来的日子我们会看到比61.5米更长的叶片， LM玻纤公司的尼尔森说，"特别是作为欧洲的大型越洋飞机起飞时，我们通过利用综合叶片监测系统来增加我们智能化和动态控制叶片载荷的能力。
    碳纤维用户Gamesa说，它并不认为近海和碳纤维一定关联。但境外似乎开放一些机会，就基础/基地和安装成本而言，这些大规模风力风轮机的成本在整体安装厂的费用中占据一个更大的比例，而叶片成为一个规模较小的成本因素。因此，如果碳纤维能够极大地减轻大型远洋轮机的重量，那么可以很容易地作出决定，因为如果制造商使用碳纤维，其整体成本受到的影响会比较小。
    亚洲市场觉醒和在碳纤维/风能议论中的另一个未知数是中国。一个新的，相对而言，几乎尚未开发的风力发电资源，而中国大陆的电力极度短缺，其政府为可再生能源资源制定了雄心勃勃的目标。碳纤维在中国风能的潜在应用范围受到几个因素的影响：第一，只有Vestas，Gamesa和Dewind公开先行使用碳纤维，并仅应用在大型风轮机（1.8至3.0兆瓦）上。第二，粗糙经验法则估计为每兆瓦使用的碳纤维数大约为750公斤到1000公斤（1653磅到2205磅）。（注： "以上采用的法则有几个来源，其中包括2004年由东丽公司美国碳纤维公司的报告，Fower Mound，德州）。第三，预计中国在未来的15年内，每年将安装2100兆瓦的设备。因此，最好形势为：每年碳纤维的使用量（假设使用在支架上）将为150万至200万公斤（300万至440万磅） 。
    更现实得看，实际上的数字只占以上数字的一小部分。卓尔泰克的McCarthy说，期望碳纤维在中国的大范围使用尚言之过早"，就连美国在碳纤维应用中也落后欧洲约5年，美国是一个比中国更发达的市场。但是，中国正在积极迅速地投入到兆瓦级大中型机器中，McCarthy指出，卓尔泰克的碳纤维将在今年晚些时候应用于中国。
    虽然如此，但两个最大的在华涡轮制造商，Goldwind科技有限公司（Ur-umqi，新疆省）及南通集团公司出资组建的万源风力涡轮制造厂（NCWA，江苏省南通市）与LM公司有长期供应玻璃纤维的协议。Vestas在中国生产2.0兆瓦的风轮机，但都采用v80模式，其叶片不使用碳纤维。此外，Vestas和Gamesa都没有宣布将于何时在中国开始使用较大的碳纤维做叶片支架的风力风轮机。潜在的碳纤维短期用户可能是北京北重汽轮电机公司，它有一个生产Dewind D8风轮机的许可证。根据目前的安排，其余生产2.0兆瓦和较大的风轮机和/或叶片的厂商，似乎还不打算使用碳纤维。因此，虽然整体的风力发电市场在中国的行情看涨，碳纤维市场是不大可能改善，直到（1）碳纤维生产者为缓解供应和价格挤压承担了新的供应能力，使之对叶片厂商更具有吸引力；（2）碳纤维能使叶片设计创新，例如可以减少风机的宽度和/或气动弹性剪裁，显著降低机舱成本，从而利于叶片厂商开发和商品化新的叶片。
    GEC的Griffin认为，"我们已生产120m（394 ft）直径叶片用的无碳转轴。不过，这不表明我们在150米（492英尺）叶片中也不使用碳纤维。设计师说，大尺寸使碳纤维的应用越来越多有意义，但到最后，它确实依赖于经济学和实用性。
    卓尔泰克的预期是较为乐观的。McCarthy认为，"中国一定会在风力叶片中使用碳纤维，特别是随着海上风力电场的开发。"
    研究的目的是优化正在进行中的碳纤维织物风力叶片研究，风能咨询公司全球能源概念（GEC，西雅图，华盛顿州）曾探索为公共工程范围（1兆瓦或较大）的风力发电机组叶片使用替代复合材料和制造工艺。其中的研究目标是通过工艺和方式的改善以在叶片构造中最有效地利用碳纤维。
    在2003年到2006年发表的研究论文中，GEC指出，常见的风刀片构造有三明治结构特征的双偏向或三轴玻纤表层与balsa或泡沫核心。不过，最近的发展是可以有择地用碳纤维增强支架帽。后者常用的方法包括：（1）嵌入式固化两个叶片表面与支架帽，然后将这些两半的或"带着剪好网的外壳"相结合；及（2）将支架作为一个完整的箱梁装配，然后再将上、下叶片二次粘接其上。GEC表示，尽管前进的道路上有过有趣的变化，但真空辅助树脂传递模塑（树脂）及手工涂覆预浸料在今天仍占主导地位。举例来说，Bonus能源 A/S（Brande，丹麦），应西门子风能A/S（埃尔兰根，德国） 2004年12月的要求，采用了单杆灌浆过程制备了一个干预制棒，30米/ 98 -英尺和较长的叶片，这就消除了模塑部件的再次粘结。Dewind股份有限公司（Lübeck，德国），目前的欧盟能源风能有限公司，凭借40m/131-ft叶片奠定了碳纤维预浸料支架帽结合其玻璃叶片表层预制固化料的工艺。
    GEC研究发现了被用来评价风力叶片中碳纤维的两个不同做法：在常规刀片设计中，碳替换玻璃纤维；碳作为一个有用的材料在创新、节省能源的应用，如细长剖面和气动定制层板。据GEC研究发现，这项研究的大部分在目前碳纤维的短缺及由此产生的价格上升之前完成，当时间依据的非营利价格是：12K丝束为19美元/kg （$ 8.60/lb ），50k丝束为14美元/kg（6.40美元/磅）。欧洲研究与美国研究的结果相近：设计用碳纤维作为散装更换玻璃纤维时，可减少叶片总重量的38 %和减少成本的14 %。与同等规格的玻璃纤维相比，预计重量可减轻32 %，并节省费用达16%细长的平面可以显著减少材料的使用，刀片厚度的减小使叶片共鸣的比例减少。然而，细薄的叶片需要使用碳纤维，以满足其强度、刚度和修正挠曲度的要求。
    气动弹性剪切叶片在降低发电成本表现出潜力。方法之一，扭耦合，可降低成本10%至12%以上，据GEC和Windward工程（Spanish Fork, Utah）对美国国家可再生能源实验室（NREL，科罗拉多州）的WindPACT研究报告指出。在叶片而言，弯曲载荷（强加的，例如，突然阵风时速超过叶片的设计参数），导致叶片的扭曲。这改变了当地翼型夹角以及由此产生的空气动力学性能，如叶片的暂态负荷减少了。这种自适应的行为，利用了纤维增强材料的一个独特特点：有能力产生非对称层板各向异性性能。桑迪亚国家实验室（阿尔伯克基，N.M.），现在已经开始了对这种设计的研究。
    另一渠道是GEC对叶片大小影响的调查。一个有趣的发现是，欧洲叶片厂商正在评估接头叶片设计：叶片是通过部件和螺栓组装起来的。因为运输成本随叶片长度的增加而大幅增加，分段运输叶片和现场组装可极大得节约长于60m/197 ft叶片的成本。最近在加州洛杉矶召开的美国风力能源协会上，西班牙的Gamesa(萨穆迪奥)宣布开发出一种碳纤维做支架和一个中间用法兰接头的62m/203-ft叶片。
    设计者正试图减少由于重力引起的叶片根部和边缘的自重弯曲-这些因素可获得更大的设计驱动与绝对重量的比-以获得整个转子/涡轮/塔组件相应成本的减少。GEC最终的设计方法调查，介绍了由一个全玻纤到全碳纤维的过渡，从中等叶片到尖端，由于自重减少从而使重力诱导弯矩最大的减少。在2004年的一项研究中，GEC提出了3.0兆瓦叶片在背面设计用玻璃-碳复合材料，据说在5 0%跨度时其重量减少了1 6 % ，从9790公斤到8236公斤（21583磅至18157磅）。设计减少了叶片根部重力诱导弯矩的26 % （从全玻璃模型的1,480千牛/米到混合材料的1,095千牛/米）。然而，必须克服巨大的困难，以达到玻璃-碳混合材料由于错配而在材料在刚度和应变方面的造成缺陷。
    随后通用电器不考虑设计方法，而侧重研究了哪些碳纤维及织物形式将使风力叶片优化。开始于2004年并仍在进行的该试验是计划评价预浸料及固化材料-后者用于VARTM。基础树脂是环氧树脂，已先后采用了醋酸乙烯酯进行了有限的试验。VARTM测试面板由TPI复合材料（Warren，R.I.）织物结合SCRIMP构成(seeman复合树脂注射成型工艺）；预浸样本由SP系统（现在Gurit的一部分，Isle of Weight，英国）或由蒙大拿州立大学（美国密歇根州立大学，Bozeman，蒙特塞拉特）制造。三种形式的碳丝束进行了测试：（1）24k，东邦Tenax美国公司（Rockwood，田纳西州）提供的Tenax STS-24，和东丽碳纤维公司的美国公司（Flower Mound，Tenax）提供的东丽T600；（2）48 k，Grafil公司（Sacramento，加州）制造的Grafil 34-600；及（3）50k，卓尔泰克（Zoltek公司（圣路易斯，密苏里州）制造的panex 35。所有预浸材料的单向性在各种各样的测试中均变化不大。VARTM比较观察了应变水平的最好结果，是经三轴编织的Saertex Gmbh公司& Co. KG (Saerbeck, Germany)提供的-45玻璃/ 0碳/ +45的玻璃结构获得，其静态应变值类似预浸料。此外，在浸渍中，外层玻璃纤维保护碳纤维，使平行拼装的碳纤维持没有扭转的空间，并防止纤维随树脂流动而偏转。GEC注意到，玻璃纤维的使用产生轻微的增重。薄板疲劳、厚板和玻璃-碳层过渡的试验仍在进行中。