טורבינות רוח הולכות וגדלות. להבים מתארכים. והשאלה מה קורה ללהבים האלה בסוף חייהם הפכה קשה יותר ויותר להתעלמות. המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת פיתחה חומר שרף חדש שלטענתה יכול להפוך מיחזור להבים בקנה מידה גדול לברת-קיימא מבחינה כימית בפעם הראשונה.
החומר נקרא רשת פוליאסטר קוולנטית מותאמת, המכונה PECAN. NREL טוענת שהוא שומר על מבנה הלהבים יציב לאורך שנים של פעילות. לאחר הוצאת השרף מהשימוש, הוא מתמוסס באמבט כימי עדין תוך כשש שעות. תהליך זה משאיר את הסיבים המבניים שלמים וזמינים לשחזור.
מדוע שיטות המיחזור הנוכחיות לוקות בחסר
שרפי להבי רוח מסורתיים הם חומרים מרוכבים תרמוסטיים. לאחר הייבוש, לא ניתן להמיס אותם או לעצב אותם מחדש. מפעילים בדרך כלל עומדים בפני שתי אפשרויות: גריסה מכנית או סילוק במזבלה. שתיהן מייצרות תוצאות בעלות ערך נמוך ומייצרות פסולת משמעותית.
הבעיה גדלה ככל שהטורבינות התרחבו. להבים ארוכים יותר מספקים יותר חשמל לכל טורבינה. הם גם יוצרים מבנים מרוכבים גדולים וכבדים יותר שקשה יותר לעבד. התעשייה התייחסה לניהול סוף חיי הטורבינה כדאגה משנית במשך זמן רב מדי.
NREL החלה לטפל בכך באופן שיטתי בשנת 2022. בשלב זה, המעבדה זיהתה צורך לשלב יכולת מיחזור בתכנון הלהבים כבר מההתחלה. עקרון התכנון תחילה הפך לבסיס לפיתוח PECAN.
מקונספט מעבדה לאב טיפוס פיזי
NREL בנתה אב טיפוס של להב באורך תשעה מטרים באמצעות שרף פקאן עד דצמבר 2023. זה הוכיח שניתן לייצר את החומר בקנה מידה משמעותי. עד אוגוסט 2024, המעבדה קידמה את הקונספט עם אב טיפוס שני באורך תשעה מטרים. גרסה זו הוכיחה גם את יכולת הייצור וגם את יכולת המחזור הכימית של השרף.
הגרסה האחרונה של הטכנולוגיה מכוונת למבנה החיצוני הכבד בפחמן של הלהב. NREL אומרת שהשרף מתמוסס באופן סלקטיבי, מה שמאפשר לקליפה העשירה בפחמן להיפרד מסיבי הזכוכית שבפנים. שני החומרים הופכים לאחר מכן לזמינים לשימוש חוזר במקום לסילוק.
פקאן ממקור צמחי. זה נותן לו פרופיל התחלתי שונה משרפים תרמוסטיים מבוססי נפט הנפוצים כיום בתעשייה. NREL מיצבה אותו כשינוי עיצובי חד פעמי ולא כשיפוץ ייצור סיטונאי, אם כי אימות בקנה מידה מסחרי עדיין לפנינו.
הלחץ הרחב יותר על תשתית אנרגיית הרוח
אנרגיית הרוח מתרחבת תחת לחצים הולכים וגדלים. הביקוש לחשמל עולה בכלכלות מרכזיות. בניית מרכזי נתונים מואצת. עומסי עבודה של בינה מלאכותית מגדילים את עומסי הרשת בדרכים שהיה קשה לחזות אפילו לפני חמש שנים. אנרגיית הרוח נותרה אחת הטכנולוגיות הבודדות המסוגלות לספק אנרגיה נקייה בקנה מידה הנדרש על ידי דרישות אלה.
התרחבות זו משמעותה שיותר טורבינות ויותר להבים ייכנסו לשירות. משמעותה גם שיותר להבים יצאו בסופו של דבר משירות. מועצת אנרגיית הרוח העולמית צופה צמיחה משמעותית בנפחי הפירוק בעשור הקרוב, ככל שטורבינות מהדור המוקדם מגיעות לסוף חייהן. מסלול הפסולת כבר נראה לעין.
PECAN אינו פותר כל חלק בבעיה זו. הכדאיות המסחרית מעבר לקנה מידה של אב טיפוס אינה מוכחת. הכלכלה של מיחזור כימי בנפחים תעשייתיים אינה ברורה. NREL הפיקה הוכחת היתכנות אמינה. אימוץ התעשייה תלוי בביצועי עלויות שתוצאות המעבדה עדיין אינן יכולות לאשר.
ניסוח מחדש של שאלת העיצוב
ייתכן שהשינוי המשמעותי יותר שמייצג PECAN הוא מושגי. מיחזור להבים נחשב זה מכבר לבעיה של ניהול פסולת. גישתה של NREL מתייחסת אליו כאל שאלה של הנדסת חומרים שיש לענות עליה לפני שנבנה להב.
אם יצרני להבים יאמצו את המסגרת הזו, זה משנה את החלטות הרכש. זה משנה את האופן שבו מפעילים מתחשבים בעלויות סוף החיים. זה משנה את מה שרגולטורים יכולים לדרוש באופן סביר. האיחוד האירופי כבר התקדם לעבר דרישות אחריות מורחבות של יצרן עבור רכיבי טורבינות רוח. ייתכן שתחומי שיפוט אחרים ילכו בעקבותיהם.
עבודתה של NREL מראה שניתן לתכנן להב כך שיתפרק באופן מכוון כפי שהורכב. זהו הטיעון המעשי של PECAN. האם התעשייה תתקדם במהירות תהיה תלויה בנתוני עלויות שעדיין אינם קיימים ברשות הציבור.
תוצאות האבטיפוס אמינות. לוח הזמנים לפריסה מסחרית נותר לא ודאי.
