کاربردهای جدید و غیرمنتظره توربین های بادی قدیمی در اروپا
کلیک کن!
پیش از این در یک پزشک برایتان از چالشهای بزرگ صنایع دوستدار محیط زیست نوشته بودم، اما حالا مشخص شده که یکی از بزرگترین کابوسهای صنعت انرژی پاک یعنی پرههای غیرقابل بازیافت توربینهای بادی، قرار است کاربرد کاملاً جدید و غیرمنتظرهای پیدا کند. شاید تا حالا تصور میکردید که وقتی عمر یک ابرتوربین بادی به پایان میرسد، تمام قطعات آن به سادگی ذوب یا بازیافت میشوند. اما واقعیت این است که پرههای غولپیکر این سازهها از فایبرگلاس تقویتشده ساخته شدهاند که تجزیه یا بازیافت آنها عملاً یک کابوس مهندسی است. در این پست با هم میبینیم که چطور مهندسان در اروپا و ایالات متحده تصمیم گرفتهاند از این پرههای از رده خارج شده، به عنوان تیرهای اصلی برای ساخت پلهای پیادهرو استفاده کنند و جان تازهای به این زبالههای صنعتی ببخشند.
چالش بزرگ پرههای غولپیکری که بازیافت نمیشوند
توربینهای بادی مدرن سازههای عظیمی هستند که ساخت و راهاندازی آنها سرمایه کلانی میطلبد. معمولاً نزدیک به یک دهه طول میکشد تا یک توربین بادی کار کند و هزینه اولیه سرمایهگذاری خود را برگرداند. با این حال، مسئله اینجاست که عمر مفید این تجهیزات بین ۲۰ تا ۲۵ سال طراحی شده است. پس از پایان این دوره، این سوال بزرگ مطرح میشود که با قطعات مستهلک چه باید کرد؟ بر اساس گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، حدود ۹۰ درصد از بخشهای مختلف یک توربین بادی شامل پایههای فلزی و قطعات مکانیکی به راحتی قابل بازیافت هستند. چالش اصلی و واقعی، پرههای بلند و کشیدهای هستند که از فایبرگلاس تقویتشده ساخته شدهاند. این مواد به شدت در برابر حرارت و بازیافتهای مکانیکی مقاوم هستند و خرد کردن یا ذوب کردن آنها فرآیندی بسیار پرهزینه و آلاینده است. به همین دلیل، بخش زیادی از این پرهها در نهایت سر از گورستانهای زباله درمیآورند؛ موضوعی که با فلسفه انرژی سبز کاملاً در تضاد است.
تبدیل پرههای توربین بادی به استخوانبندی پلهای پیادهرو
ایده استفاده از پرههای توربین بادی به عنوان سازههای باربر پل، اولین بار در سال ۲۰۱۹ در ایرلند شکل گرفت و به سرعت به یک استارتآپ تجاری به نام بلیدبریج (BladeBridge) تبدیل شد. محققان این پروژه با همکاری چندین دانشگاه معتبر از جمله موسسه فناوری جورجیا و دانشگاه کوئینز بلفاست، شبکهای تحقیقاتی را ایجاد کردند تا رفتار مکانیکی این پرهها را تحت فشارهای سنگین بسنجند. نتیجه این شد که در اوایل سال ۲۰۲۲، اولین نمونه از این پلهای پیادهرو در شهر کورک ایرلند با موفقیت ساخته شد. در ساخت این پل، دو پره قدیمی به عنوان شاهتیرهای اصلی زیر پل قرار گرفتند و نوک تیز پرهها برای استحکام بیشتر در خاک دفن شد. مدتی بعد، پروژه مشابهی در ایالت جورجیای آمریکا اجرا شد که در آن از یک پره مستهلکشده در کلرادو استفاده کردند تا پلی روی یک نهر محلی بسازند و دسترسی مردم به بخش غیرقابل استفاده یک پارک جنگلی را فراهم کنند. این کار بیشتر از آنکه بازیافت مواد باشد، یک بازطراحی و استفاده مجدد هوشمندانه از یک سازه مهندسی آماده است.
چرا عمر مفید توربینهای بادی فقط بیست سال است؟
بسیاری از مردم میپرسند چرا سازهای به این عظمت باید بعد از دو دهه بازنشسته شود؟ پاسخ در فیزیک و مکانیک پرواز این پرهها نهفته است. پرههای توربین بادی در طول سالها چرخش مداوم در بادهای شدید، تحت استرس مکانیکی و خستگی مفرط قرار میگیرند. بادهای شدید، تغییرات دما، رطوبت و فرسایش ناشی از ذرات معلق در هوا به مرور زمان باعث ایجاد ترکهای ریز در ساختار فایبرگلاس میشوند. با بالا رفتن سن توربین، هزینههای نگهداری، پایش ساختاری و تعمیرات مداوم این قطعات به طور تصاعدی افزایش مییابد. در نهایت، مالکان نیروگاههای بادی به این نتیجه میرسند که هزینه نگهداری و ریسک شکستن پرههای قدیمی بسیار بیشتر از هزینه برچیدن کل واحد و جایگزینی آن با یک توربین مدرنتر و کارآمدتر است.
بحران انباشت زبالههای فایبرگلاس در گورستانهای زمین
انباشت پرههای بلااستفاده یکی از تاریکترین نقاط ضعف صنعت انرژیهای تجدیدپذیر است که همواره مورد انتقاد فعالان محیط زیست قرار داشته است. پیشبینی میشود که تنها در ایالات متحده تا اواسط قرن حاضر، حدود ۲ میلیون تن پره مستهلک انباشته شود. اگرچه این مقدار شاید کمتر از یک درصد از ظرفیت کل زبالهدانهای این کشور را اشغال کند، اما رها کردن مواد غیرقابل تجزیه فایبرگلاس در طبیعت با شعارهای زیستمحیطی سازگار نیست. این وضعیت در اروپا به مراتب حادتر است؛ جایی که تخمین زده میشود تا اواسط قرن، با بیش از ۷.۶ میلیون تن پره توربین بادی از کار افتاده مواجه شویم. با توجه به اینکه نصب این توربینها در دهههای گذشته شتاب زیادی گرفته، موج بزرگی از بازنشستگی آنها در دهههای پیش رو آغاز خواهد شد و نیاز به راهحلهای خلاقانهای مانند ساخت پل یا دیوارهای صوتی اتوبانها را دوچندان خواهد کرد.
چگونه امنیت و مقاومت این پلها بررسی میشود؟
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، آزمایشهای بسیار دقیقی روی این پرهها انجام میدهند. این پرهها در طول دوران خدمت خود برای تحمل بارهای دینامیکی فوقالعاده سنگین طراحی شدهاند و مقاومت کششی و خمشی خیرهکنندهای دارند. محققان ابتدا بخشهای مختلف پره را تحت تستهای فشار، کشش و خستگی ساختاری قرار میدهند. سپس دادههای به دست آمده را وارد نرمافزارهای شبیهسازی مهندسی میکنند تا رفتار پل را در مواجهه با بارهای سنگین، بادهای شدید و لرزشهای ناگهانی پیشبینی کنند. نتایج نشان داده است که این سازهها به دلیل استفاده از رزینهای اپوکسی و فایبرگلاس چندلایه، حتی پس از بازنشستگی نیز میتوانند دههها به عنوان یک سازه باربر ایمن در پلهای عابر پیاده خدمت کنند.
با بیش از ۲۰ سال نویسندگی «ترکیبی» مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
مطالب مرتبط
