تقنية

كيف يمكن إعادة تدوير توربينات الرياح؟

عالم التكنولوجيا        ترجمة

 

تحتل توربينات الرياح مكانة مهمة في صناعة الطاقة المتجددة، ومع ذلك فإن لديها ثغرة خطيرة، وهي شفراتها التي يصعب إعادة تدويرها.

-ما هي مدة عمل توربينات الرياح؟

تعتمد المدة التي تستغرقها توربينات الرياح على مجموعة متنوعة من العوامل، مثل جودة البناء والموقع ونفقات المشغل على الصيانة. ولكن يبدو أن الرقم التقريبي في حدود 20 عامًا أو نحو ذلك.

يمكن أن يمتد هذا إلى 25 عامًا أو أكثر إذا كانت هناك عوامل بيئية مواتية، واتباع إجراءات الصيانة. ورغم ذلك عندما تصل توربينات الرياح إلى نهاية عمرها الافتراضي غالبًا ما تزداد تكلفة الإصلاح والصيانة؛ ما يجعل صيانتها أقل جدوى من الناحية المالية.

يعود سبب هذا العمر القصير نسبيًا إلى أن توربينات الرياح يجب أن تتعامل مع أحمال شديدة جدًا طوال حياتها العملية. هذه الضغوط ناتجة جزئيًا عن هيكل التوربين نفسه ومتوسط ​​سرعة الرياح التي تتعرض لها.

يتم تثبيت التوربين وبرجه وشفراته على الأرض عند نقطة واحدة فقط وتحتاج إلى مقاومة القوة الكاملة للرياح 24 ساعة في اليوم، 365 يومًا في السنة، لسنوات متتالية. وخلال فترات الرياح العاتية تزداد الضغوط والإجهادات المفروضة على هيكل التوربينات بشكل كبير، ويمكن أن تصل إلى 100 مرة أكبر من أحمال التصميم عند سرعة رياح محددة للهيكل.

ولهذا السبب؛ تم تصميم معظم توربينات الرياح بطريقة آمنة من الأعطال، والتي تقوم بإيقاف تشغيلها تلقائيًا إذا ارتفعت سرعة الرياح بشكل كبير.

يمكن أن يحدث فشل في أجزاء كثيرة من الماكينة، بما في ذلك البنية الفوقية والشفرات والعديد من الأجزاء الميكانيكية للتوربينات والأسلاك والأنظمة الهيدروليكية. إن شفرات توربينات الرياح معرضة بشكل خاص للتلف، سواء كان ذلك من اصطدامات الطيور أو ضربات الأجسام الأخرى، أو أضرار سرعة الرياح العالية، أو حتى ضربات البرق.

ولدى توربينات الرياح البحرية مشكلات فريدة أخرى للتعامل معها يمكن أن تؤثر بشكل خطير في عمرها التشغيلي المفيد، تشمل: الرطوبة العالية، شدة الاضطراب، التحميل الدوري لأساساتها، هياكل السترات، والتآكل من الأمواج.

-هل يمكن إطالة عمر توربينات الرياح؟

نعم إلى حد ما، ولكن إلى حد معين فقط، ليس إلى أجل غير مسمى. طالما يتم مراقبة التوربينات بعناية وصيانتها جيدًا، يمكنك إطالة عمرها التشغيلي بنحو 25٪ أو أكثر.

لتحقيق ذلك؛ تتطلب توربينات الرياح عمومًا فحوصات الصيانة الوقائية مرتين أو ثلاث مرات في السنة. مع تقدم عمر توربينات الرياح، قد تحتاج إلى زيادة وتيرة هذه الفحوصات؛ ما يؤدي غالبًا إلى تكاليف صيانة أعلى للحفاظ على تشغيل التوربين.

يتطلب هذا النوع من النظام فحوصات منتظمة لحالة أصول توربينات الرياح ومقارنة الأحمال المتوقعة وأضرار الإجهاد نظرًا لعمرها.

عادة ما تشكل مثل هذه التقييمات أساسًا لإصدار حكم بشأن ما إذا كان ينبغي الاستمرار في الإصلاحات والصيانة أو مجرد التخلص من التوربين تمامًا. تُعرف مثل هذه التقييمات باسم “تقييمات تمديد العمر”، وهي تميل إلى تضمين التحليل النظري والعملي للتوربينات بما في ذلك عمليات التدقيق في الموقع ودراسات سطح المكتب.

غالبًا ما تفصل تقارير حالة التوربينات احتياجات الصيانة القادمة من أجل تكوين تقييم دقيق للتكلفة المستقبلية المتوقعة للحفاظ على تشغيل توربينات الرياح. يتيح ذلك للمشغلين إكمال تحليلات التكلفة والعائد؛ للحفاظ على التوربينات القديمة قيد التشغيل.

-ماذا يحدث لتوربينات الرياح القديمة؟

يمكن استصلاح الغالبية العظمى من أجزاء توربينات الرياح وإعادة تدويرها وحتى إعادة بيعها، لكن الشفرات تكون مصنوعة من البلاستيك المقوى بالألياف (FRP). هذا المزيج المرن من الراتنج والألياف الزجاجية مشابه لما تصنع منه بعض أجزاء سفينة الفضاء أيضًا ولا يمكن إعادة استخدامه بسهولة.

وفقًا لبعض المصادر تشير التقديرات إلى أنه قد يتعين التخلص من 720 ألف طن من ريش التوربينات بأمان خلال العشرين عامًا القادمة. وهذا يعادل حوالي 8000 شفرة في العام على مدى السنوات الأربع المقبلة وحدها.

هذه الشفرات لها فائدة قليلة بمجرد إزالتها، وعادة ما تكون إعادة استخدامها في التوربينات الأخرى مكلفة للغاية. لهذا السبب؛ غالبًا ما يتم إغراقها ودفنها جيدًا في مدافن مصممة خصيصًا.

من الواضح أن هذا يأتي بنتائج عكسية للصورة التي تحاول صناعة توربينات الرياح إبرازها.

ومن المفارقات أن هذه الشفرات صُنعت لتكون شديدة التحمل وطويلة جدًا. هذا جيد عندما يتم توصيلها بتوربينات رياح عملاقة ، ولكن عندما يتعلق الأمر بالتخلص فإن هذا قد يتسبب في بعض المشكلات.

لا يمكن سحقها أو إعادة استخدامها بسهولة، وبالنظر إلى حجمها، غالبًا ما يكون من الصعب نقلها بسهولة. لذا؛ يتم تقطيع معظمها إلى قطع جاهزة للتخلص منها.

-هل يمكن إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح؟

يتم تطوير إحدى العمليات المثيرة للاهتمام لإعادة تدوير شفرات توربينات الرياح القديمة بواسطة شركة تسمى “Global Fiberglass Solutions”. تأسست في عام 2009، وهي متخصصة في تفكيك شفرات توربينات الرياح القديمة وتحويلها إلى منتجات إلى كريات وألواح ليفية؛ لاستخدامها في الجدران والأرضيات.

تشمل الحلول الأخرى عملية تسمى “الانحلال الحراري”، يتضمن ذلك تقطيع الشفرات إلى قطع وتقسيمها إلى الأجزاء المكونة لها في أفران كبيرة عند درجات حرارة تتراوح من 450 إلى 700 درجة مئوية. يؤدي ذلك إلى إطلاق ألياف الألياف الزجاجية بحيث يمكن إعادة استخدامها في المواد اللاصقة والدهانات والخرسانة.

يتم أيضًا استرداد المنتجات الأخرى في هذه العملية، بما في ذلك غاز التخليق (غاز اصطناعي) الذي يمكن استخدامه في محركات الاحتراق كوقود. كما يتم إنتاج الفحم النباتي الذي يمكن استخدامه كسماد.

هناك حل آخر قيد التطوير حاليًا من خلال مشروع بحث تعاوني يضم مجلس الصناعة الكيميائية الأوروبية، ورابطة صناعة المركبات الأوروبية، و”WindEurope”. إنهم يأملون في تطوير طريقة لإعادة تدوير المواد المركبة التي تصنع منها شفرات التوربينات من خلال المعالجة المشتركة للأسمنت.

تفصل عمليتهم أولاً الألياف الزجاجية عن الحشو والجزء العضوي في المادة المركبة. ثم يستبدل أجزاء من مواد الأسمنت الخام بألياف زجاجية ومواد مالئة ويستخدم الجزء العضوي كبديل للفحم كوقود.

الحلول الأخرى أكثر إثارة للاهتمام. يجد بعض المصممين المتخصصين طرقًا مبتكرة لإعادة تخيل هذه الشفرات العملاقة لاستخدامات مختلفة تمامًا.

في روتردام، على سبيل المثال، يستخدم ملعب الأطفال المسمى (Wikado) شفرات التوربينات القديمة لإنشاء الأنفاق والشرائح والمنحدرات وبرج منزلق، حتى إن بعض المصممين الداخليين وجدوا طرقًا مبتكرة لتحويل شفرات التوربينات القديمة إلى أثاث فريد.

أحد الأمثلة البارزة هو شركة “AIRachitecture” البولندية، التي قطعت الشفرات إلى شرائح، وأضفت بعض الألواح الخشبية والوسادات لإنشاء كراسي رائعة.

تبحث مشاريع بحثية أخرى أيضًا في طرق مبتكرة لإعادة توظيف هذه الشفرات القديمة، ويبحث فريق بحث دولي متعدد التخصصات، بما في ذلك جامعة كوينز بلفاست ومعهد جورجيا للتكنولوجيا، في طرق لإعادة استخدام هذه الهياكل في المباني والبنية التحتية والمناظر الطبيعية والفنون العامة.

هناك اقتراح آخر مثير للاهتمام لإعادة استخدام شفرات توربينات الرياح، هو بناء جسور للمشاة منها؛ حيث يخطط مهندسون من معهد كورك للتكنولوجيا (CIT) لبناء واحد في مقاطعة كورك من شفرات تبرعت بها شركة “Everrun ” في بلفاست، أيرلندا الشمالية.

وأعلنت شركة “جنرال إلكتريك “، على سبيل المثال، مؤخرًا عن برنامج لإعادة تدوير الشفرات القديمة، بالتعاون مع شركة “Veolia”.

يمكن أن تجعل هذه العملية توربينات الرياح قابلة لإعادة التدوير بالكامل، مع تقليل انبعاثات الكربون في الوقت نفسه من إنتاج الأسمنت بحوالي 27%.

في النهاية، مع زيادة حجم توربينات الرياح وزيادة شيوعها، قد يلزم التعامل مع مشكلة الشفرات القديمة عاجلًا وليس آجلًا.

 

اقرأ أيضًا:

“ركوب أمواج الرياح” طريقة جديدة لتخفيض انبعاثات الكربون من الطائرات

 

ولمتابعة أحدث الأخبار الاقتصادية اضغط هنا

الكاتب : سارة طارق
الموقع :www.tech-mag.net
نشر الخبر اول مرة بتاريخ : 2021-02-08 09:30:43

رابط الخبر
ادارة الموقع لا تتبنى وجهة نظر الكاتب او الخبر المنشور بل يقع على عاتق الناشر الاصلي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى