پایدار کردن واقعی انرژی باد به معنای بازیافت پره های توربین و یافتن راه های جدید برای درمان رزین هایی است که آنها را ایجاد می کنند.

بازیافت پره‌های توربین‌های بادی در سال‌های اخیر به یک نقطه گیر در بحث در مورد پایداری صنعت تبدیل شده است و به گفته اورستد، امروزه بین 85 تا 95 درصد از توربین‌های بادی قابل بازیافت هستند، زیرا آنها عمدتاً از فولاد ساخته شده‌اند که به راحتی قابل بازیافت هستند.

با این حال، بازیافت پره‌های توربین بادی به‌ویژه به دلیل نوع رزین فوق‌العاده قوی که در داخل آن‌ها استفاده می‌شود، همچنان یک چالش باقی مانده است، برای دهه‌ها تصور می‌شد که رزین اپوکسی ترموست، نوعی که اغلب در داخل پره‌های توربین استفاده می‌شود تا هم سبک و هم بادوام باشد، تجزیه به مواد قابل استفاده مجدد غیرممکن است.

در نتیجه، تیغه ها به طور سنتی به عنوان روشی برای دفع در محل های دفن زباله ریخته شده و رها شده اند.

همانطور که مزارع بادی در سطح جهان از نظر اندازه و تعداد در راستای انتقال انرژی گسترش می‌یابند، توربین‌ها در زمان پایان عمر مفید خود با نرخ‌های بالاتر و بالاتری از کار خارج می‌شوند، این بدان معناست که تیغه‌ها با سرعت فزاینده‌ای بر محل دفن زباله سنگینی می‌کنند.

باب کاپادونا، مدیر عملیات واحد خدمات زیست محیطی آمریکای شمالی شرکت Veolia Environment SA، گفت: پره توربین بادی، در نهایت، برای همیشه وجود خواهد داشت... بیشتر محل های دفن زباله یک مقبره خشک در نظر گرفته می شود.

در اینجا، به معنای واقعی کلمه، تناقض توربین بادی به عنوان یک تولیدکننده انرژی تجدیدپذیر وجود دارد، در حالی که باد به عنوان منبع تولید برق خود کاملاً تجدیدپذیر است، توربین مورد استفاده برای تولید برق از لحاظ تاریخی بخشی از یک چرخه پایدار نبوده است. (با این حال، نوآوری های اخیر در این بخش به دنبال تغییر آن هستند)

اختراع مجدد رزین ها برای بازیافت توربین های بادی

در چند سال اخیر، چندین شرکت و مرکز تحقیقاتی انواع جدیدی از رزین را تولید کرده اند که به راحتی و به راحتی قابل بازیافت هستند.

سازنده مواد تخصصی Arkema پروژه ZEBRA (Zero wastE Blade ReseArch) را در سپتامبر 2020 با هدف ایجاد یک تیغه توربین بادی کاملاً قابل بازیافت با استفاده از رزین ترموپلاستیک جایگزین راه اندازی کرد.

در مارس سال گذشته، این شرکت از تکمیل اولین نمونه اولیه پره توربین بادی کاملاً قابل بازیافت خود خبر داد.

این تیغه با طول 62 متر از رزین ترموپلاستیک خود Arkema ساخته شده است که نوید عملکردهای مشابه در استحکام و مقاومت در برابر آسیب را مانند رزین اپوکسی و مزیت اضافی بازیافت دارد.

محققان دانشگاه ایالتی میشیگان در ایالات متحده یک رزین کامپوزیتی متفاوت ساخته‌اند که قابلیت بازیافت در مجموعه‌ای از مواد و اقلام را در پایان عمر پره‌های توربین دارد و از ترکیب الیاف شیشه با یک پلیمر گیاهی و همچنین یک پلیمر مصنوعی ساخته می شود.

محققان دریافتند که نمونه اولیه پانل های رزین ساخته شده از مواد کامپوزیتی جدید، هم به اندازه کافی قوی و بادوام هستند که می توانند در توربین ها یا وسایل نقلیه استفاده شوند و هم به طور کامل در یک مونومر تازه حل می شوند.

جان دورگان می‌گوید: زیبایی سیستم رزین ما این است که در پایان چرخه استفاده، می‌توانیم آن را حل کنیم، و آن را از هر ماتریسی که در آن قرار دارد آزاد می‌کند تا بتواند بارها و بارها در یک حلقه بی‌نهایت استفاده شود.

دورگان می‌گوید: ما اخیراً یک سینک حمام با سنگ پرورش‌یافته درست کرده‌ایم، بنابراین می‌دانیم که کار می‌کند، و اضافه می‌کند که ما لاکتات پتاسیم درجه مواد غذایی را بازیابی کردیم و از آن برای ساختن آب‌نبات‌های خرس صمغی استفاده کردیم که من آن‌ها را خوردم.

وجه مشترک این تلاش‌ها برای طراحی مجدد رزین و پره، هدف مشترک آنهاست: ساختن پره‌های توربین بادی 100% قابل بازیافت به روشی که اقتصاد دایره‌ای (چرخه بازیافت) واقعی ایجاد کند. تا همین اواخر، این مسیر تنها رویکرد قابل دوام برای چرخش توربین به نظر می رسید.

راه حلی جدید برای یک مشکل قدیمی

با اتخاذ رویکردی کاملاً متفاوت، سازنده توربین‌های بادی وستاس در فوریه اعلام کرد که راه‌حل جدیدی برای پایان دادن به دفن زباله پره‌های توربین که نیازی به طراحی مجدد رزین ندارند، تکمیل کرده است.

این شرکت به همراه دانشگاه آرهوس، مؤسسه فناوری دانمارکی و تولید کننده مواد Olin، پیشگام توسعه یک فرآیند شیمیایی جدید است که امکان تجزیه کامل رزین‌های اپوکسی ترموست را فراهم می‌کند.

از طریق یک ابتکار مشترک به نام پروژه اقتصاد دایره ای برای کامپوزیت های اپوکسی ترموست (CETEC)، یک محلول شیمیایی جدید توسعه یافته و با موفقیت آزمایش شده است، که به پره های توربین سنتی اجازه می دهد تا به مواد درجه یک بکر تجزیه شوند و دوباره مورد استفاده قرار گیرند، و تیغه های مبتنی بر اپوکسی به عنوان گرد.

آندریاس سامرفلد، متخصص مواد و تکنسین اصلی پروژه در موسسه فناوری دانمارک توضیح می‌دهد که این پروژه از سال 2017 در حال اجرا بوده است و در ابتدا با همان هدفی که سایر شرکت‌ها داشتند – ایجاد نوع جدیدی از رزین که به طور خاص طراحی شده بود، شروع شد. (با در نظر گرفتن قابلیت بازیافت - اما این چالش ها همچنان باقی است)

 پیش‌بینی سرعت بلوغ همه چیز همیشه دشوار است. سامرفلد می‌گوید: هنوز محدودیت‌هایی وجود دارد که سعی می‌کنیم آن را [مقیاس‌پذیر] کنیم، چه مقدار [ماده] می توانید بازیابی کنید؟ این چرخه حیات در طول فرآیند بازیافت ما چگونه به نظر می رسد؟ اگر مرتبط باشد یا نه، گفتن آن از روی یک آزمایش واقعاً دشوار است. (شما باید نوعی [سناریو] زندگی واقعی داشته باشید)

او می گوید: اما اولین قدم این است که اکنون شریکی وجود دارد که مایل است این چالش را بپذیرد، قبلاً فقط وستاس و اودین وجود داشتند، اما اکنون در واقع کسی وجود دارد که مسئول رسیدگی به زباله است.

این فناوری همچنین یک راه حل اقتصادی برای حمل کننده زباله خواهد بود.

سورن هاک، سرپرست پروژه در مؤسسه فناوری دانمارک، خاطرنشان می‌کند که این یک تجارت نیز هست. چیزهای زیادی وجود دارد که نیاز به بهینه سازی دارند، قبل از اینکه یک مورد صنعتی واقعاً پیشرفته باشد که از نظر تجاری نیز منطقی باشد ... این راه دوری برای حمل مواد در آزمایشگاه به رانندگی در سراسر جهان است.

ما باید به گذشته نگاه و به جلو حرکت کنیم

با این حال این سوال باقی می ماند: این فرآیند شیمیایی جدید چه معنایی برای آینده بازیافت توربین های بادی دارد؟ مقدار قابل توجهی از زمان، پول و منابع در حال حاضر برای تحقیق و توسعه رزین های کامپوزیتی جایگزین برای پره های توربین صرف شده است.

هنگامی که فناوری جدید CETEC برای تجاری سازی آماده شود و توربین های قدیمی قابل بازیافت شوند، ممکن است این پیشرفت های جدید منسوخ شود؟

من فکر می کنم همیشه خوب است که راه حل های حمایتی رقابتی یا موازی برای بازیافت دارید، هاک توضیح می‌دهد که یک راه‌حل ممکن است برای یک مورد و راه‌حل دیگر با یک مورد دیگر مناسب باشد، و اضافه می‌کند که اگر یک ماده برای بازیافت‌پذیری طراحی شده باشد، البته این بهترین راه‌حل است.

از دیدگاه متخصص مواد، من فکر می‌کنم که این [اپوکسی] یک ماده بسیار بسیار قوی است و سامرفلد می‌گوید: همیشه برای انجام برخی از کارهای شدیدتر طراحی شده است که یک ماده باید بتواند انجام دهد، که بازیافت را همیشه دشوار می‌کند.

در مقایسه، آن چیزهایی [رزین‌های جایگزین] که اکنون می‌سازند، راه‌حلی بسیار زیبا برای ساختن طرحی برای بازیافت است.

او از قیاسی استفاده کرد که فرآیند شیمیایی مورد استفاده برای تجزیه رزین اپوکسی را به چکش مقایسه کرد و توضیح داد که هر چه یک ماده قوی‌تر باشد، چکش باید بزرگ‌تر باشد و ضربه زدن به آن سخت‌تر است.

بنابراین در همه موارد، هنگامی که برای بازیافت طراحی می کنید، در نهایت زندگی را برای خود آسان تر می کنید و به طوری که شما به این [راه حل] تخصصی یا چکش آنقدر بزرگ نیاز ندارید.

به عبارت دیگر، هاک می گوید: ما باید به عقب نگاه کنیم، و باید به جلو نگاه کنیم.

وی افزود: فکر می‌کنم در آینده نزدیک، نه ۲۵ سال آینده، ممنوعیت دفن پره‌های از کار افتاده را نیز شاهد خواهیم بود، و نیاز به یک راه‌حل فوری برای بازیافت‌پذیری تیغه‌ها را یک مسئله حقوقی بالقوه و همچنین اقتصادی می‌داند. (محیط زیست)

اما برای همه چیزهایی که اکنون حل می‌کند، همانطور که هاک و سامرفلد توضیح می‌دهند، شاید بهتر باشد، برای سهولت در آینده، به طراحی و تجاری‌سازی تیغه‌های ساخته شده با قابلیت بازیافت از همان ابتدا ادامه دهیم.

هاک در پایان می‌گوید: البته، ما هنوز باید برای محصولات آینده طراحی کنیم، و چگونه می‌توان با آن محصولات به چرخش برسیم.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است. سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد. ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست، و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.