متاسفانه تکنون دفن و یا بازیافت پره های بازنشسته توربین های بادی بصورت خوبی در جریان نبوده است. با این حال، شرکت ها در حال کار بر روی راه هایی برای استفاده مجدد از سازه های غول پیکر به جای دفن آنها هستند. از آنجایی که گزینه های کمی برای بازیافت پره های این توربین بادی بازنشسته وجود دارد، بیشتر آنها در محل های دفن زباله دفن می شوند. توربین های بادی تقریباً 6 درصد از برق جهان را در سال 2020 تولید کردند. تحلیلگران صنعت پیش بینی می کنند که این تعداد سالانه بیش از 6 درصد در این دهه رشد کند. با رشد صنعت بادی، تعداد پره های توربین کهنه و آسیب دیده که از رده خارج می شوند و با پره های بزرگتر و کارآمدتر جایگزین می شوند، افزایش می یابد. تنها در ایالات متحده، حدود 8000 تیغه در سال 2021 به پایین کشیده شد. بیشتر تیغه ها دفن شدند؛ زیرا کار زیادی نمی شد با آنها انجام داد. اما چندین شرکت در حال کار بر روی راه هایی برای بازیافت تیغه های عظیم با خرد کردن آنها و استفاده مجدد از فایبرگلاس و رزین پلاستیکی برای تولید سیمان، پلاستیک های صنعتی سخت و سایر محصولات هستند. پیشرفت های بیشتر در فناوری بازیافت همراه با تغییرات در مواد تیغه و اقتصاد بازیافت ممکن است برای مقابله با تیغه های مستعمل در مقیاس جهانی به طور پایدار مورد نیاز باشد.
لازم به اشاره است، هنگامی که پره های توربین بادی به پایان عمر 20 تا 25 ساله خود می رسند، معمولاً در محل های دفن زباله قرار می گیرند. اما در چند سال گذشته، شرکت های انرژی به دنبال راه هایی برای جلوگیری از دفن تیغه های بازنشسته بوده اند. طبق گفته های یک شرکت انرژی، آب و زباله های تجهیزاتی صنعتی، در ابتدا تبدیل تیغه های استفاده شده به چیزی که مشتری می خواهد، در واقع یک معمای چالش برانگیز سه بعدی مشابه حل مکعب روبیک در صنعت بازیافت بود. اما پس از مدتی و آزمایش ایده ها و طرح های مختلف به سرعت طرح هایی برای موادی ارائه شد که مدت ها غیرقابل بازیافت تصور می شدند؛ بگونه ای که در حال حاضر حدود 2000 تیغه غول پیکر را به یک کالای ارزشمند تبدیل شده است که غالبا سیمان است. توربین های بادی نماد پایداری و انرژی سبز هستند؛ زیرا آنها برق را بدون انتشار آلاینده ها و گازهای گلخانه ای تولید می کنند. او می گوید دفن زباله های پره ها راهی طعنه آمیز و ناپایدار برای بازنشستگی آنهاست که این مسئله با اهداف پایداری انرژی بادی ناسازگار است.
یکی از راه ها، پره های توربین بادی را بصورت نیمه جدا شده به مراکز بازیافت می برند و کارگران پره های از کار افتاده را تخلیه کرده و آنها را برای بازیافت روی هم می چینند. سپس، اره های بزرگ پره های توربین بادی را به عنوان بخشی از فرآیند بازیافت به بخش های کوچک تر برش می دهند. در این عملیات برش و خرد کردن، پره های بزرگ توربین بادی را به قطعاتی با اندازه دست تبدیل می کند. در ادامه این مواد برای مشتریانی ارسال می شود که آن را با مواد خام برای ساخت سیمان ترکیب می کنند. بر اساس مطالعه ای که اخیراً توسط تحلیلگران انرژی بادی در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL) ، جرم تجمعی پره های از کار افتاده در ایالات متحده تا سال 2040 به 1.5 میلیون تن و تا سال 2050 به 2.2 میلیون تن خواهد رسید. طبق مطالعه ای که توسط بارلو انجام شد، جرم تمام تیغه هایی که انتظار می رود تا سال 2050 بازنشسته شوند، ممکن است به 43 میلیون تن برسد. بازیافت تیغه ها دشوار است زیرا آنها به گونه ای طراحی شده اند که دوام داشته باشند و در برابر آب و هوای سخت به مدت 20 سال مقاومت کنند. در نتیجه، چندین تولید کننده پره های توربین بادی با شرکت های بازیافت و سازندگان مصالح ساختمانی همکاری کرده اند تا پره های بازنشسته را به محصولات مفید تبدیل کنند. از جمله کشورهایی که در خصوص بازیافت پره های توربین بادی پیش گام شده اند می توان به آلمان، سوئیس، اسپانیا و سایر کشورها اشاره کرد. در برخی موارد، تیغه ها خرد شده و برای تولید جایگزین های سیمان استاندارد استفاده می شود. راهبردهای دیگر شامل جداسازی فایبرگلاس تیغه و رزین پلیمری برای تولید محصولات صنعتی تقویت شده است. در همین حال، برخی از شرکت ها و محققان دانشگاهی در حال توسعه مواد تیغه ای جدید برای ساده سازی بازیافت در دهه های بعد هستند. با این حال، در حال حاضر، صنعت بادی به سرعت در حال رشد است، همانطور که تعداد پره های نزدیک به بازنشستگی رشد می کند.
مشکل بازیافت
بر اساس تحقیقات یک شرکت تحلیل صنعتی ، ارزش بازار جهانی انرژی بادی در سال 2021 کمی بیش از 99 میلیارد دلار بود و انتظار می رود در این دهه با نرخ 6.5 درصدی سالانه رشد کند. بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی ، ظرفیت انرژی بادی خشکی جهان در سال 2020 به میزان بی سابقه 108 گیگاوات افزایش یافت، یعنی دو برابر سال 2019، عمدتاً به دلیل توسعه سریع در چین و ایالات متحده. علاوه بر ساخت تاسیسات جدید انرژی بادی در خشکی و فراساحل، شرکت های انرژی در حال ارتقای توربین های قدیمی هستند. این فرآیند که به عنوان repowering شناخته می شود، شامل جایگزینی تیغه های قدیمی تر با تیغه های جدیدتر و عموما بزرگ تر است که با آیرودینامیک بهبودیافته برای تولید برق کارآمدتر طراحی شده اند. بزرگترها به سرعت اضافه می شوند. WindEurope و سایر انجمن های تجاری تخمین می زنند که ممکن است سالانه حدود 14000 تیغه در سراسر جهان طی چند سال آینده از رده خارج شوند.
طبق شکل فوق، در راه حل های فایبرگلاس جهانی، پره های توربین بادی را با تبدیل آنها به گلوله های پلاستیکی تقویت شده (سمت چپ) بازیافت می کند که برای ساخت محصولات صنعتی سخت مانند پوشش سوراخ های نگهداری (سمت راست) استفاده می شود. پیش بینی می شود که بین 3000 تا 9000 تیغه هر سال برای 5 سال آینده در ایالات متحده بازنشسته می شود و سپس این تعداد تا سال 2040 بین 10000 تا 20000 افزایش می یابد. پس از سال 2040، تعداد تیغه ها به پایان سال می رسد. میزان طول عمر هر سال کاهش می یابد، اما این تیغه ها بزرگ تر از تیغه هایی هستند که در حال حاضر از کار افتاده اند. پیش بینی می شود که با اجرایی شدن و تکمیل مراحل بازیافت، می توان 175000 تن ماده (بیش از 6000 تیغه) در هر تاسیسات را در سال پردازش شود.
با وجود گزینه های کمی برای بازیافت وجود دارد، هزاران عدد از این تیغه ها در حال حاضر در محل های دفن زباله قرار گرفته اند و تعداد بیشتری نیز در راه هستند. اگرچه دوستداران محیط زیست انتظار ندارند که تیغه ها فلزات سمی و ترکیبات سمی را مانند سایر زباله هایی که در محل دفن شده اند، باشند. لازم به اشاره است که متاسفانه حجم عظیم تیغه ها فضای ارزشمند دفن زباله را به خود اختصاص می دهند. دفن تیغه ها منابع را نیز هدر می دهد. باید توجه داشت که فقط باید چیزهایی را دفن شود که واقعاً نیاز به دفن دارند و قابل بازیافت نیستند؛ بنابراین شرکت ها و دیگران شروع به جستجوی راه حل های بازیافت کرده اند. بازیافت تیغه ها دشوار است، زیرا آن ها به گونه ای طراحی شده اند که دوام داشته باشند و در برابر آب و هوای سخت به مدت 20 سال مقاومت کنند. آنها ساخته نشده اند که از هم جدا شوند. آنها همچنین بزرگ هستند، طول برخی از آنها به 95 متر یا بیشتر می رسد و اغلب در مکان های دور افتاده قرار دارند و حمل و نقل را از نظر لجستیکی چالش برانگیز و گران می کند. ترکیب تیغه بسته به سازنده متفاوت است، اما بطور معمول 80 تا 90 درصد از جرم تیغه یک ماده مرکب است. 60 تا 70 درصد از جرم کامپوزیت شامل الیاف تقویت کننده (عمدتاً فایبرگلاس به اضافه مقداری فیبر کربن است. ترازو یک رزین پلیمری است که الیاف بلند و سفت را در یک ماتریس جامد سفت و سخت و نسبتا سبک می چسبد.
بازیافت همه کامپوزیت ها ذاتاً دشوار است؛ زیرا از اجزای مختلفی تشکیل شده اند که کاملاً با هم مخلوط شده اند و برای بازیافت باید از هم جدا شوند. پره های مورد استفاده در پره های توربین بادی بسیار دشوار هستند، زیرا معمولاً حاوی رزین های ترموست هستند (اغلب اپوکسی ها، پلی استرها، و استرهای وینیل). از آنجایی که این نوع رزین ها سخت می شوند، پلیمرهای متقاطع قوی تشکیل می دهند که الیاف تقویت کننده را در جای خود قفل می کند. برخلاف ترموپلاستیک ها که می توان آن ها را مجدداً قالب گیری کرد و از آن ها استفاده مجدد کرد؛ زیرا در هنگام گرم شدن نرم و ذوب می شوند، رزین های ترموست هنگام گرم شدن می سوزند. ترموست ترکیب مناسبی از خواص مکانیکی، دوام و هزینه را در اختیار تولیدکنندگان تیغه قرار داده است، بنابراین برای چندین دهه مواد استاندارد بوده اند، اما بازیافت را دشوار و غیرعملی می کنند. این شرایط زمانی پیچیده تر می شوند که بازیافت مخلوطی از مواد دیگری است که وارد تیغه ها می شود (از جمله چوب بالسا، فوم های ساخته شده از پلی وینیل کلراید یا پلی اتیلن ترفتالات، فلزات و انواع پوشش های محافظ). با وجود چالش ها، تعدادی از تولیدکنندگان تیغه، بازیافت کنندگان و سازندگان سیمان در اروپا و ایالات متحده برنامه هایی را در ۲ سال گذشته برای بررسی گزینه های بازیافت اعلام کردند. و تعدادی از این شرکت ها در حال آماده شدن برای پردازش تعداد زیادی از تیغه های استفاده شده هستند.
