एनआरईएल की नई रेजिन पवन टरबाइन ब्लेड रीसाइक्लिंग को गति दे सकती है।

इस सामग्री को पॉलीएस्टर कोवेलेंटली एडैप्टेबल नेटवर्क (PECAN) कहा जाता है। NREL का कहना है कि यह ब्लेड को वर्षों तक संचालन के दौरान संरचनात्मक रूप से मजबूत बनाए रखता है। सेवामुक्त होने पर, यह राल लगभग छह घंटे में एक हल्के रासायनिक घोल में घुल जाता है। इस प्रक्रिया से संरचनात्मक रेशे बरकरार रहते हैं और पुनः प्राप्त किए जा सकते हैं।

वर्तमान पुनर्चक्रण विधियाँ क्यों अपर्याप्त हैं?

पारंपरिक पवनचक्की ब्लेड रेजिन थर्मोसेट कंपोजिट होते हैं। एक बार जम जाने के बाद, इन्हें पिघलाया या पुनर्आकार नहीं दिया जा सकता। संचालकों के पास आमतौर पर दो विकल्प होते हैं: यांत्रिक रूप से छोटे-छोटे टुकड़ों में काटना या लैंडफिल में निपटाना। दोनों ही विकल्पों से कम मूल्य प्राप्त होता है और भारी मात्रा में अपशिष्ट उत्पन्न होता है।

टर्बाइनों के आकार में वृद्धि के साथ यह समस्या और भी गंभीर हो गई है। लंबे ब्लेड प्रति टर्बाइन अधिक बिजली उत्पन्न करते हैं। साथ ही, इनसे बड़े और भारी मिश्रित ढांचे बनते हैं, जिनका प्रसंस्करण कठिन हो जाता है। उद्योग ने लंबे समय से टर्बाइनों के जीवनकाल के अंत में प्रबंधन को गौण महत्व दिया है।

एनआरईएल ने 2022 में इस समस्या का व्यवस्थित रूप से समाधान करना शुरू किया। उस समय, प्रयोगशाला ने ब्लेड के डिजाइन में शुरू से ही पुनर्चक्रण क्षमता को शामिल करने की आवश्यकता को पहचाना। डिजाइन-प्रथम सिद्धांत पीईसीएएन के विकास का आधार बना।

प्रयोगशाला अवधारणा से लेकर भौतिक प्रोटोटाइप तक

एनआरईएल ने दिसंबर 2023 तक पीकैन रेज़िन का उपयोग करके नौ मीटर लंबा प्रोटोटाइप ब्लेड बनाया। इससे यह साबित हुआ कि इस सामग्री का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सकता है। अगस्त 2024 तक, प्रयोगशाला ने दूसरे नौ मीटर लंबे प्रोटोटाइप के साथ इस अवधारणा को और आगे बढ़ाया। इस संस्करण ने रेज़िन की निर्माण क्षमता और रासायनिक पुनर्चक्रण क्षमता दोनों को प्रदर्शित किया।

इस तकनीक का नवीनतम संस्करण ब्लेड की बाहरी कार्बन-युक्त संरचना को लक्षित करता है। एनआरईएल का कहना है कि राल चुनिंदा रूप से घुल जाती है, जिससे कार्बन-समृद्ध परत अंदर मौजूद कांच के रेशों से अलग हो जाती है। इसके बाद दोनों सामग्रियां निपटान के बजाय पुन: उपयोग के लिए उपलब्ध हो जाती हैं।

पेकान पौधों से प्राप्त होता है। इसी कारण इसका प्रारंभिक स्वरूप उद्योग में वर्तमान में प्रचलित पेट्रोलियम-आधारित थर्मोसेट रेजिन से भिन्न है। एनआरईएल ने इसे संपूर्ण विनिर्माण परिवर्तन के बजाय एक सामान्य डिजाइन बदलाव के रूप में प्रस्तुत किया है, हालांकि वाणिज्यिक स्तर पर इसका सत्यापन अभी बाकी है।

पवन ऊर्जा अवसंरचना पर व्यापक दबाव

बढ़ते दबावों के बावजूद पवन ऊर्जा का विस्तार हो रहा है। प्रमुख अर्थव्यवस्थाओं में बिजली की मांग बढ़ रही है। डेटा केंद्रों का निर्माण तेज़ी से हो रहा है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता के बढ़ते कार्यभार से ग्रिड पर इतना भार पड़ रहा है जिसकी भविष्यवाणी पांच साल पहले भी करना मुश्किल था। पवन ऊर्जा उन चुनिंदा तकनीकों में से एक है जो इन मांगों के अनुरूप स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करने में सक्षम है।

इस विस्तार का अर्थ है अधिक टर्बाइन और अधिक ब्लेड का उपयोग में आना। इसका यह भी अर्थ है कि अंततः अधिक ब्लेड उपयोग से बाहर हो जाएंगे। ग्लोबल विंड एनर्जी काउंसिल ने अनुमान लगाया है कि अगले दशक में टर्बाइनों के उपयोग की अवधि समाप्त होने के साथ ही, उन्हें सेवा से बाहर करने की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि होगी। अपशिष्ट का स्वरूप अभी से स्पष्ट दिखाई दे रहा है।

PECAN इस समस्या के हर पहलू का समाधान नहीं करता। प्रोटोटाइप स्तर से आगे इसकी व्यावसायिक व्यवहार्यता अभी सिद्ध नहीं हुई है। औद्योगिक स्तर पर रासायनिक पुनर्चक्रण की आर्थिक स्थिति स्पष्ट नहीं है। NREL ने अवधारणा का एक विश्वसनीय प्रमाण प्रस्तुत किया है। उद्योग में इसका अपनाना लागत प्रदर्शन पर निर्भर करता है, जिसकी पुष्टि प्रयोगशाला परिणामों से अभी तक नहीं हो पाई है।

डिजाइन प्रश्न को पुनर्परिभाषित करना

PECAN द्वारा लाया गया सबसे महत्वपूर्ण बदलाव वैचारिक हो सकता है। ब्लेड रीसाइक्लिंग को लंबे समय से अपशिष्ट प्रबंधन समस्या के रूप में देखा जाता रहा है। NREL का दृष्टिकोण इसे एक सामग्री-इंजीनियरिंग प्रश्न के रूप में देखता है जिसका उत्तर ब्लेड के निर्माण से पहले ही दिया जाना चाहिए।

यदि ब्लेड निर्माता इस ढांचे को अपनाते हैं, तो खरीद संबंधी निर्णय बदल जाते हैं। इससे ऑपरेटरों द्वारा जीवनकाल समाप्ति लागतों की गणना का तरीका बदल जाता है। इससे नियामकों द्वारा अपेक्षित आवश्यकताओं में भी बदलाव आता है। यूरोपीय संघ पहले ही पवन ऊर्जा घटकों के लिए विस्तारित उत्पादक उत्तरदायित्व आवश्यकताओं की ओर कदम बढ़ा चुका है। अन्य क्षेत्राधिकार भी इसका अनुसरण कर सकते हैं।

एनआरईएल के शोध से पता चलता है कि ब्लेड को इस तरह से डिजाइन किया जा सकता है कि वह उतनी ही सुनियोजित तरीके से अलग हो सके जितनी सुनियोजित तरीके से उसे जोड़ा गया था। यही पीईसीएएन के लिए व्यावहारिक तर्क है। उद्योग इस दिशा में कितनी तेजी से आगे बढ़ेगा, यह लागत संबंधी आंकड़ों पर निर्भर करेगा जो अभी तक सार्वजनिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं।

प्रोटोटाइप के परिणाम विश्वसनीय हैं। वाणिज्यिक स्तर पर इसके उपयोग की समयसीमा अभी अनिश्चित है।