Οι ανεμογεννήτριες γίνονται μεγαλύτερες. Τα πτερύγια μακραίνουν. Και το ερώτημα τι συμβαίνει με αυτά τα πτερύγια στο τέλος της ζωής τους γίνεται ολοένα και πιο δύσκολο να αγνοηθεί. Το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (National Renewable Energy Laboratory) ανέπτυξε ένα νέο ρητινώδες υλικό που, όπως λέει, θα μπορούσε να καταστήσει την ανακύκλωση πτερυγίων μεγάλης κλίμακας χημικά βιώσιμη για πρώτη φορά.
Το υλικό ονομάζεται PolyEster Covalently Adaptable Network, γνωστό ως PECAN. Η NREL αναφέρει ότι διατηρεί τις λεπίδες δομικά ανθεκτικές κατά τη διάρκεια ετών λειτουργίας. Μόλις αποσυρθεί, η ρητίνη διαλύεται σε ένα ήπιο χημικό λουτρό σε περίπου έξι ώρες. Αυτή η διαδικασία αφήνει τις δομικές ίνες άθικτες και διαθέσιμες για ανάκτηση.
Γιατί οι τρέχουσες μέθοδοι ανακύκλωσης δεν επαρκούν
Οι παραδοσιακές ρητίνες για ανεμογεννήτριες είναι θερμοσκληρυνόμενα σύνθετα υλικά. Μόλις σκληρυνθούν, δεν μπορούν να λιώσουν ή να αναδιαμορφωθούν. Οι φορείς εκμετάλλευσης έχουν γενικά αντιμετωπίσει δύο επιλογές: μηχανικό τεμαχισμό ή απόρριψη σε χώρους υγειονομικής ταφής. Και οι δύο παράγουν αποτελέσματα χαμηλής αξίας και δημιουργούν σημαντικά απόβλητα.
Το πρόβλημα έχει επιδεινωθεί καθώς οι ανεμογεννήτριες έχουν αυξηθεί. Τα μακρύτερα πτερύγια παρέχουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια ανά ανεμογεννήτρια. Δημιουργούν επίσης μεγαλύτερες, βαρύτερες σύνθετες κατασκευές που είναι πιο δύσκολο να υποστούν επεξεργασία. Η βιομηχανία έχει αντιμετωπίσει τη διαχείριση του τέλους του κύκλου ζωής ως δευτερεύον μέλημα για πολύ καιρό.
Το NREL άρχισε να αντιμετωπίζει αυτό το ζήτημα συστηματικά το 2022. Σε εκείνο το σημείο, το εργαστήριο εντόπισε την ανάγκη ενσωμάτωσης της ανακυκλωσιμότητας στον σχεδιασμό των λεπίδων από την αρχή. Η αρχή της προτεραιότητας στον σχεδιασμό έγινε το θεμέλιο για την ανάπτυξη του PECAN.
Από την Εργαστηριακή Ιδέα στο Φυσικό Πρωτότυπο
Το NREL κατασκεύασε μια πρωτότυπη λεπίδα εννέα μέτρων χρησιμοποιώντας ρητίνη PECAN έως τον Δεκέμβριο του 2023. Αυτό απέδειξε ότι το υλικό θα μπορούσε να κατασκευαστεί σε σημαντική κλίμακα. Μέχρι τον Αύγουστο του 2024, το εργαστήριο είχε προωθήσει την ιδέα με ένα δεύτερο πρωτότυπο εννέα μέτρων. Αυτή η έκδοση απέδειξε τόσο την κατασκευασιμότητα όσο και τη χημική ανακυκλωσιμότητα της ρητίνης μαζί.
Η τελευταία έκδοση της τεχνολογίας στοχεύει στην εξωτερική δομή της λεπίδας, η οποία είναι βαριά σε άνθρακα. Το NREL αναφέρει ότι η ρητίνη διαλύεται επιλεκτικά, επιτρέποντας στο πλούσιο σε άνθρακα κέλυφος να διαχωριστεί από τις ίνες γυαλιού στο εσωτερικό της. Και τα δύο υλικά καθίστανται στη συνέχεια διαθέσιμα για επαναχρησιμοποίηση αντί για απόρριψη.
Το PECAN προέρχεται από φυτά. Αυτό του δίνει ένα διαφορετικό αρχικό προφίλ από τις θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες με βάση το πετρέλαιο που είναι σήμερα κοινές σε ολόκληρο τον κλάδο. Το NREL το έχει τοποθετήσει ως μια άμεση αλλαγή σχεδιασμού και όχι ως μια χονδρική αναμόρφωση της κατασκευής, αν και η επικύρωση σε εμπορική κλίμακα απομένει να γίνει.
Η ευρύτερη πίεση στις υποδομές αιολικής ενέργειας
Η αιολική ενέργεια επεκτείνεται υπό αυξανόμενες πιέσεις. Η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται στις μεγάλες οικονομίες. Η κατασκευή κέντρων δεδομένων επιταχύνεται. Ο φόρτος εργασίας τεχνητής νοημοσύνης αυξάνει τα φορτία του δικτύου με τρόπους που ήταν δύσκολο να προβλεφθούν ακόμη και πριν από πέντε χρόνια. Η αιολική ενέργεια παραμένει μία από τις λίγες τεχνολογίες που είναι ικανές να παρέχουν καθαρή ενέργεια στην κλίμακα που απαιτούν αυτές οι απαιτήσεις.
Αυτή η επέκταση σημαίνει περισσότερες ανεμογεννήτριες και περισσότερα πτερύγια που θα τεθούν σε λειτουργία. Σημαίνει επίσης ότι περισσότερες πτερύγια θα βγουν τελικά εκτός λειτουργίας. Το Παγκόσμιο Συμβούλιο Αιολικής Ενέργειας έχει προβλέψει σημαντική αύξηση στον όγκο παροπλισμού κατά την επόμενη δεκαετία, καθώς οι ανεμογεννήτριες πρώιμης γενιάς φτάνουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους. Η πορεία των αποβλήτων είναι ήδη ορατή.
Το PECAN δεν λύνει κάθε μέρος αυτού του προβλήματος. Η εμπορική βιωσιμότητα πέρα από την κλίμακα πρωτοτύπου δεν έχει αποδειχθεί. Τα οικονομικά στοιχεία της χημικής ανακύκλωσης σε βιομηχανικούς όγκους είναι ασαφή. Το NREL έχει παράσχει μια αξιόπιστη απόδειξη της ιδέας. Η υιοθέτηση από τη βιομηχανία εξαρτάται από την απόδοση κόστους, την οποία τα εργαστηριακά αποτελέσματα δεν μπορούν ακόμη να επιβεβαιώσουν.
Αναδιατύπωση του Ερωτήματος Σχεδιασμού
Η πιο σημαντική αλλαγή που αντιπροσωπεύει το PECAN μπορεί να είναι εννοιολογική. Η ανακύκλωση λεπίδων αντιμετωπίζεται εδώ και καιρό ως πρόβλημα διαχείρισης αποβλήτων. Η προσέγγιση του NREL την αντιμετωπίζει ως ένα ερώτημα μηχανικής υλικών που θα πρέπει να απαντηθεί πριν από την κατασκευή μιας λεπίδας.
Εάν οι κατασκευαστές πτερυγίων υιοθετήσουν αυτό το πλαίσιο, αυτό αλλάζει τις αποφάσεις προμηθειών. Αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι φορείς εκμετάλλευσης λογοδοτούν για το κόστος στο τέλος του κύκλου ζωής τους. Αλλάζει τι μπορούν εύλογα να απαιτήσουν οι ρυθμιστικές αρχές. Η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει ήδη κινηθεί προς την κατεύθυνση των απαιτήσεων διευρυμένης ευθύνης του παραγωγού για τα εξαρτήματα αιολικής ενέργειας. Ενδέχεται να ακολουθήσουν και άλλες δικαιοδοσίες.
Η εργασία του NREL δείχνει ότι μια λεπίδα μπορεί να κατασκευαστεί έτσι ώστε να αποσυναρμολογείται τόσο σκόπιμα όσο συναρμολογήθηκε. Αυτό είναι το πρακτικό επιχείρημα υπέρ του PECAN. Το αν η βιομηχανία θα κινηθεί με ταχύτητα θα εξαρτηθεί από δεδομένα κόστους που δεν υπάρχουν ακόμη δημόσια.
Τα αποτελέσματα του πρωτοτύπου είναι αξιόπιστα. Το χρονοδιάγραμμα για την εμπορική ανάπτυξη παραμένει αβέβαιο.
