کاربردهای نو و غیرمنتظره توربین های بادی قدیمی در اروپا - ارانیوز

ساده است! روی دکمه روبرو کلیک کن و تیک کنار سایت خبرنگاران را بزن. بعدش هیچ کار دیگری لازم نیست و صفحه را ببند.

کلیک کن!

پیش از این در خبرنگاران برایتان از چالش های بزرگ صنایع دوستدار محیط زیست نوشته بودم، اما حالا معین شده که یکی از بزرگ ترین کابوس های صنعت انرژی پاک یعنی پره های غیرقابل بازیافت توربین های بادی، قرار است کاربرد کاملاً نو و غیرمنتظره ای پیدا کند. شاید تا حالا تصور می کردید که وقتی عمر یک ابرتوربین بادی به سرانجام می رسد، تمام قطعات آن به سادگی ذوب یا بازیافت می شوند. اما واقعیت این است که پره های غول پیکر این سازه ها از فایبرگلاس تقویت شده ساخته شده اند که تجزیه یا بازیافت آن ها عملاً یک کابوس مهندسی است. در این پست با هم می بینیم که چطور مهندسان در اروپا و ایالات متحده تصمیم گرفته اند از این پره های از رده خارج شده، به عنوان تیرهای اصلی برای ساخت پل های پیاده رو استفاده نمایند و جان تازه ای به این زباله های صنعتی ببخشند.

چالش بزرگ پره های غول پیکری که بازیافت نمی شوند

توربین های بادی مدرن سازه های عظیمی هستند که ساخت و راه اندازی آن ها سرمایه کلانی می طلبد. معمولاً نزدیک به یک دهه طول می کشد تا یک توربین بادی کار کند و هزینه اولیه سرمایه گذاری خود را برگرداند. با این حال، مسئله اینجاست که عمر مفید این تجهیزات بین 20 تا 25 سال طراحی شده است. پس از سرانجام این دوره، این سوال بزرگ مطرح می گردد که با قطعات مستهلک چه باید کرد؟ بر اساس گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، حدود 90 درصد از بخش های مختلف یک توربین بادی شامل پایه های فلزی و قطعات مکانیکی به راحتی قابل بازیافت هستند. چالش اصلی و واقعی، پره های بلند و کشیده ای هستند که از فایبرگلاس تقویت شده ساخته شده اند. این مواد به شدت در برابر حرارت و بازیافت های مکانیکی مقاوم هستند و خرد کردن یا ذوب کردن آن ها فرآیندی بسیار پرهزینه و آلاینده است. به همین علت، بخش زیادی از این پره ها در نهایت سر از گورستان های زباله درمی آورند؛ موضوعی که با فلسفه انرژی سبز کاملاً در تضاد است.

تبدیل پره های توربین بادی به استخوان بندی پل های پیاده رو

ایده استفاده از پره های توربین بادی به عنوان سازه های باربر پل، اولین بار در سال 2019 در ایرلند شکل گرفت و به سرعت به یک استارت آپ تجاری به نام بلیدبریج (BladeBridge) تبدیل شد. محققان این پروژه با همکاری چندین دانشگاه معتبر از جمله موسسه فناوری جورجیا و دانشگاه کوئینز بلفاست، شبکه ای تحقیقاتی را ایجاد کردند تا رفتار مکانیکی این پره ها را تحت فشارهای سنگین بسنجند. نتیجه این شد که در اوایل سال 2022، اولین نمونه از این پل های پیاده رو در شهر کورک ایرلند با موفقیت ساخته شد. در ساخت این پل، دو پره قدیمی به عنوان شاه تیرهای اصلی زیر پل قرار گرفتند و نوک تیز پره ها برای استحکام بیشتر در خاک دفن شد. مدتی بعد، پروژه مشابهی در استان جورجیای آمریکا اجرا شد که در آن از یک پره مستهلک شده در کلرادو استفاده کردند تا پلی روی یک نهر محلی بسازند و دسترسی مردم به بخش غیرقابل استفاده یک پارک جنگلی را فراهم نمایند. این کار بیشتر از آنکه بازیافت مواد باشد، یک بازطراحی و استفاده مجدد هوشمندانه از یک سازه مهندسی آماده است.

چرا عمر مفید توربین های بادی فقط بیست سال است؟

بسیاری از مردم می پرسند چرا سازه ای به این عظمت باید بعد از دو دهه بازنشسته گردد؟ پاسخ در فیزیک و مکانیک پرواز این پره ها نهفته است. پره های توربین بادی در طول سال ها چرخش مداوم در بادهای شدید، تحت استرس مکانیکی و خستگی مفرط قرار می گیرند. بادهای شدید، تغییرات دما، رطوبت و فرسایش ناشی از ذرات معلق در هوا به مرور زمان باعث ایجاد ترک های ریز در ساختار فایبرگلاس می شوند. با بالا رفتن سن توربین، هزینه های نگهداری، پایش ساختاری و تعمیرات مداوم این قطعات به طور تصاعدی افزایش می یابد. در نهایت، مالکان نیروگاه های بادی به این نتیجه می رسند که هزینه نگهداری و ریسک شکستن پره های قدیمی بسیار بیشتر از هزینه برچیدن کل واحد و جایگزینی آن با یک توربین مدرن تر و کارآمدتر است.

بحران انباشت زباله های فایبرگلاس در گورستان های زمین

انباشت پره های بلااستفاده یکی از تاریک ترین نقاط ضعف صنعت انرژی های تنوپذیر است که همیشه مورد انتقاد فعالان محیط زیست قرار داشته است. پیش بینی می گردد که تنها در ایالات متحده تا اواسط قرن حاضر، حدود 2 میلیون تن پره مستهلک انباشته گردد. اگرچه این میزان شاید کمتر از یک درصد از ظرفیت کل زباله دان های این کشور را اشغال کند، اما رها کردن مواد غیرقابل تجزیه فایبرگلاس در طبیعت با شعارهای زیست محیطی سازگار نیست. این شرایط در اروپا به مراتب حادتر است؛ جایی که تخمین زده می گردد تا اواسط قرن، با بیش از 7.6 میلیون تن پره توربین بادی از کار افتاده روبرو شویم. با توجه به اینکه نصب این توربین ها در دهه های گذشته شتاب زیادی گرفته، موج بزرگی از بازنشستگی آن ها در دهه های پیش رو شروع خواهد شد و احتیاج به راه چاره های خلاقانه ای مانند ساخت پل یا دیوارهای صوتی اتوبان ها را دوچندان خواهد نمود.

چگونه امنیت و مقاومت این پل ها آنالیز می گردد؟

شاید در نگاه اول استفاده از یک قطعه پلاستیکی یا فایبرگلاسی قدیمی برای تحمل وزن عابران پیاده خطرناک به نظر برسد. اما مهندسان پیش از اجرای عملی پروژه ساخت پل، آزمایش های بسیار دقیقی روی این پره ها انجام می دهند. این پره ها در طول دوران خدمت خود برای تحمل بارهای دینامیکی فوق العاده سنگین طراحی شده اند و مقاومت کششی و خمشی خیره نماینده ای دارند. محققان ابتدا بخش های مختلف پره را تحت تست های فشار، کشش و خستگی ساختاری قرار می دهند. سپس داده های به دست آمده را وارد نرم افزارهای شبیه سازی مهندسی می نمایند تا رفتار پل را در روبروه با بارهای سنگین، بادهای شدید و لرزش های ناگهانی پیش بینی نمایند. نتایج نشان داده است که این سازه ها به علت استفاده از رزین های اپوکسی و فایبرگلاس چندلایه، حتی پس از بازنشستگی نیز می توانند دهه ها به عنوان یک سازه باربر ایمن در پل های عابر پیاده خدمت نمایند.