Turbin angin semakin besar. Bilah-bilahnya semakin panjang. Dan persoalan tentang apa yang berlaku kepada bilah-bilah tersebut pada akhir hayatnya menjadi semakin sukar untuk diabaikan. Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan telah membangunkan bahan resin baharu yang dikatakan boleh menjadikan kitar semula bilah berskala besar berdaya maju secara kimia buat kali pertama.
Bahan ini dipanggil Rangkaian Boleh Adaptasi Kovalen PoliEster, yang dikenali sebagai PECAN. NREL mengatakan ia memastikan bilah kekal kukuh dari segi struktur selama bertahun-tahun beroperasi. Setelah dilupuskan, resin larut dalam rendaman kimia ringan dalam masa kira-kira enam jam. Proses itu menjadikan gentian struktur utuh dan tersedia untuk pemulihan.
Mengapa Kaedah Kitar Semula Semasa Tidak Berfungsi
Resin bilah angin tradisional ialah komposit termoset. Setelah kering, ia tidak boleh dicairkan atau dibentuk semula. Pengendali biasanya menghadapi dua pilihan: pencincangan mekanikal atau pelupusan tapak pelupusan sampah. Kedua-duanya menghasilkan hasil yang rendah dan menghasilkan sisa yang banyak.
Masalahnya telah berkembang apabila turbin telah diperluaskan. Bilah yang lebih panjang membekalkan lebih banyak elektrik bagi setiap turbin. Ia juga menghasilkan struktur komposit yang lebih besar dan lebih berat yang lebih sukar untuk diproses. Industri ini telah terlalu lama menganggap pengurusan akhir hayat sebagai kebimbangan kedua.
NREL mula menangani perkara ini secara sistematik pada tahun 2022. Pada ketika itu, makmal tersebut mengenal pasti keperluan untuk membina kebolehkitaran semula dalam reka bentuk bilah sejak awal lagi. Prinsip reka bentuk didahulukan menjadi asas bagi pembangunan PECAN.
Daripada Konsep Makmal kepada Prototaip Fizikal
NREL telah membina bilah prototaip sepanjang sembilan meter menggunakan resin PECAN menjelang Disember 2023. Ini menunjukkan bahan tersebut boleh dihasilkan pada skala yang bermakna. Menjelang Ogos 2024, makmal tersebut telah memajukan konsep tersebut dengan prototaip kedua sepanjang sembilan meter. Versi ini menunjukkan kedua-dua kebolehkilangan dan kebolehkitaran semula kimia resin tersebut bersama-sama.
Iterasi terkini teknologi ini menyasarkan struktur luar bilah yang kaya dengan karbon. NREL mengatakan resin larut secara selektif, membolehkan cangkerang yang kaya dengan karbon terpisah daripada gentian kaca di dalamnya. Kedua-dua bahan tersebut kemudiannya tersedia untuk digunakan semula dan bukannya dilupuskan.
PECAN berasal dari tumbuhan. Ini memberikannya profil permulaan yang berbeza daripada resin termoset berasaskan petroleum yang kini biasa digunakan di seluruh industri. NREL telah meletakkannya sebagai perubahan reka bentuk sementara dan bukannya baik pulih pembuatan borong, walaupun pengesahan berskala komersial masih di hadapan.
Tekanan Lebih Luas terhadap Infrastruktur Tenaga Angin
Kuasa angin sedang berkembang di bawah tekanan yang semakin meningkat. Permintaan elektrik semakin meningkat di seluruh ekonomi utama. Pembinaan pusat data semakin pantas. Beban kerja kecerdasan buatan meningkatkan beban grid dengan cara yang sukar diunjurkan walaupun lima tahun yang lalu. Angin kekal sebagai salah satu daripada beberapa teknologi yang mampu membekalkan kuasa bersih pada skala yang diperlukan oleh permintaan tersebut.
Pengembangan itu bermakna lebih banyak turbin dan lebih banyak bilah akan mula beroperasi. Ia juga bermakna lebih banyak bilah akhirnya akan berhenti beroperasi. Majlis Tenaga Angin Global telah mengunjurkan pertumbuhan yang ketara dalam jumlah penyahtauliahan sepanjang dekad akan datang, apabila turbin generasi awal mencapai hayat perkhidmatan yang tamat. Trajektori sisa sudah dapat dilihat.
PECAN tidak menyelesaikan setiap bahagian masalah itu. Daya maju komersial melangkaui skala prototaip belum terbukti. Ekonomi kitar semula kimia pada jumlah perindustrian tidak jelas. NREL telah menghasilkan bukti konsep yang boleh dipercayai. Penerimaan industri bergantung pada prestasi kos yang belum dapat disahkan oleh keputusan makmal.
Membingkai Semula Soalan Reka Bentuk
Perubahan yang lebih ketara yang diwakili oleh PECAN mungkin bersifat konseptual. Kitar semula bilah telah lama dianggap sebagai masalah pengurusan sisa. Pendekatan NREL menganggapnya sebagai soalan kejuruteraan bahan yang harus dijawab sebelum bilah dibina.
Jika pengeluar bilah menerima pakai rangka kerja itu, ia akan mengubah keputusan perolehan. Ia mengubah cara pengendali mengambil kira kos akhir hayat. Ia mengubah apa yang boleh dikehendaki secara munasabah oleh pengawal selia. Kesatuan Eropah telah pun beralih ke arah keperluan tanggungjawab pengeluar yang diperluas untuk komponen angin. Bidang kuasa lain mungkin akan menyusul.
Kerja NREL menunjukkan bahawa bilah boleh direkayasa untuk ditanggalkan dengan sengaja seperti ia dipasang. Itulah hujah praktikal untuk PECAN. Sama ada industri bergerak pantas bergantung pada data kos yang belum wujud dalam domain awam.
Keputusan prototaip adalah boleh dipercayai. Garis masa untuk penggunaan komersial masih tidak menentu.
