إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح.. 4 أسئلة وأجوبة تشرح التحديات البيئية

مع تسارع التحول العالمي نحو المصادر المتجددة، باتت طاقة الرياح سلاحًا مهمًا في المعركة ضد تغير المناخ، إلّا أن معضلة إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح تلقي بظلالها القاتمة على التقدم المحرَز.

ولكي تستحق طاقة الرياح وصفها بـ"الطاقة الخضراء"، يتعين أن تضمن تأثيرًا بيئيًا محدودًا طوال دورة حياتها، من مرحلة الإنتاج والاستهلاك، وصولًا إلى التخلص الآمن من النفايات عند نهاية عمرها التشغيلي.

وتوربينات الرياح إحدى عجائب الهندسة الحديثة، ومصممة لتحويل الطاقة الحركية من الرياح إلى طاقة ميكانيكية تُستعمل في توليد الكهرباء، لكن مع وصول هذه الهياكل الشاهقة إلى نهاية عمرها الافتراضي، تتحول إلى معضلة بيئية؛ لأنها تشكّل نفايات ضخمة غير قابلة للتحلل، وتتحدى أساليب إعادة التدوير التقليدية.

ويعتمد التخلص منها غالبًا على دفنها في مكبات النفايات أو حرقها، وهي طرق تتناقض مع المبادئ البيئية التي تقوم عليها مصادر الطاقة المتجددة، بحسب ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة (مقرّها واشنطن).

وبينما يزداد اعتماد العالم على طاقة الرياح لتحقيق أهداف تحول الطاقة، أصبح حل معضلة إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح قضية محورية للصناعة، وخطوة حاسمة نحو تحقيق مستقبل مستدام.

ما هي مكونات شفرات توربينات الرياح؟

تشكّل المواد القابلة لإعادة التدوير نحو 96% من مكونات توربينات الرياح، بما في ذلك الفولاذ والنحاس والألومنيوم والمعادن الثمينة، إلى جانب البلاستيك القابل للتدوير.

ومع وجود أكثر من 8 آلاف جزء في التوربين الواحد، وعمر تشغيلي يتراوح بين 20 و25 عامًا، يمكن إعادة تدوير معظم مكوناته بنهاية عمرها الافتراضي.

وفي الواقع، تشهد الصناعة تحولًا متزايدًا نحو الاعتماد على المواد المعاد تدويرها في تصنيع توربينات جديدة.

ومع ذلك، يصبح الأمر أكثر تعقيدًا عندما يتعلق الأمر بالشفرات، حيث تتكون من مزيج معقّد من المواد، وتشكّل الألياف الزجاجية المكون الرئيس، إلى جانب ألياف الكربون وخشب البلسا.

وتشكّل صناعة الرياح 10% من الطلب العالمي على الألياف الزجاجية و24% على ألياف الكربون، بحسب ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

وصُممت التوربينات لتتحمل الظروف القاسية، إذ يمكن أن تمتد شفراتها إلى 50 مترًا في التوربينات البرية، أو تصل إلى 90 مترًا في التوربينات البحرية.

ومع تطور توربينات الرياح، يستمر حجم الشفرات في النمو، وأصبح طولها يتجاوز ملاعب كرة القدم.

ويجب أن تكون هذه الهياكل خفيفة بدرجة تكفي لالتقاط الرياح وتحويلها إلى كهرباء، وأن تكون متينة في الوقت نفسه لتتحمل الدوران لسنوات دون أيّ مشكلة.

ماذا يحدث لشفرات توربينات الرياح القديمة؟

مع اقتراب نهاية الجيل الأول من توربينات الرياح التي بدأت العمل في منتصف تسعينيات القرن الـ20، يبرز سؤال ملحّ: ماذا يحدث لشفراتها فور إيقاف تشغيلها؟

وبحسب البيانات، تجاوز عدد توربينات الرياح البرية النشطة في العالم 317 ألف توربين، في حين وصل عدد التوربينات البحرية إلى أكثر من 12 ألفًا.

ومنذ إنشاء أول مزرعة رياح في ولاية نيو هامبشاير الأميركية عام 1980، خرج أكثر من 12 ألفًا و600 توربين من الخدمة حتى الآن.

ومع اقتراب العديد من هذه التوربينات من نهاية عمرها التشغيلي الذي يمتد بين 20 و30 عامًا، يتوقع خبراء زيادة كبيرة في عدد التوربينات التي تحتاج إلى إعادة تدوير.

وتشير التقديرات إلى أن ما يقرب من 800 ألف طن من شفرات التوربينات يُرسَل إلى مكبات النفايات سنويًا، وسيجري التخلص التدريجي من نحو 25 ألف طن متري من شفرات توربينات الرياح سنويًا في أوروبا وحدها خلال عام 2025.

ووفق ما اطّلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة، من المتوقع نمو النفايات المركبة من الشفرات بمقدار 20 ضعفًا على مدى العقدين المقبلين، لتبلغ ذروتها عند قرابة 782 ألف طن متري في عام 2044.

هل يمكن إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح؟

تشكّل المواد المركبة، مثل الألياف الزجاجية وألياف الكربون، معضلة كبيرة فيما يتعلق بإعادة تدوير شفرات توربينات الرياح.

فرغم أن هذه المكونات المتينة تساعد في مقاومة التآكل والتلف لعقود من الزمن، فإن بنيتها تجعل من الصعب تفكيكها وإعادة استعمالها.

وفي هذا السياق، اتفقت عدّة دول، مثل الولايات المتحدة وبعض البلدان الأوروبية، على تسلسل هرمي للأولويات المتعلقة بإدارة شفرات توربينات الرياح وغيرها من المواد، على النحو التالي:

1. إطالة عمر شفرات توربينات الرياح من خلال مواصلة الاستعمال.
2. التصميم بهدف تطوير شفرات تدوم لأطول مدة ممكنة.
3. إعادة استعمال الشفرات في منتجات جديدة ومفيدة، مثل بناء الجسور وأعمدة الكهرباء.
4. إعادة التدوير.
5. الحرق.
6. التخلص منها في مكبّ النفايات.

وفي هذا السياق، يشير التوجيه الإطاري للنفايات الصادر عن الاتحاد الأوروبي إلى أن مكب النفايات هو "الخيار الأقل تفضيلًا" لإدارة النفايات، ويحثّ على اتّباع نهج وقائي يشمل التحضير لإعادة الاستعمال والتدوير.

هل يمكن صناعة توربين رياح مستدام 100%؟

تكمن الإجابة على سؤال ما إذا كان من الممكن صنع توربينات رياح مستدامة 100%، في أن تحقيق الاستدامة يتطلب صنع توربينات من مواد قابلة لإعادة التدوير بالكامل.

وتتمثل الصعوبة الأساسية بإعادة تدوير شفرات توربينات الرياح في فصل البوليمرات عن الراتنج المستعمل في الربط.

وهناك طريقتان أساسيتان لذلك:

• تسخين المواد في بيئة خالية من الأكسجين (التحلل الحراري).
• استعمال مذيب لفصل الراتنج (التحلل بالمذيب).

ومع ذلك، فإن كلتا الطريقتين تؤديان إلى إنتاج ألياف أضعف وأكثر تكلفة من الألياف الجديدة.

وحاليًا، يعمل المصنّعون على تطوير راتنجات يسهل استردادها، وقد أُعلن -مؤخرًا- بعض النجاحات من شركات كبرى مثل سيمنز جاميسا، وجنرال إلكتريك، وفيستاس، إلّا أنها لم تكشف تفاصيل دقيقة حول أساليبها، ما يجعل الرؤية المستقبلية لهذا التطور غامضة.

لذلك، يعمل المهندسون في مختلف أنحاء العالم على تطوير تصاميم تستعمل مواد بديلة، مثل البوليمرات الحرارية، وهي مواد بلاستيكية يمكن تليينها بالحرارة.

وعلى عكس البوليمرات الصلبة المستعملة حاليًا، ستكون هذه البوليمرات أسهل في الإصلاح وإعادة التصنيع إلى شفرات جديدة، مع إمكان تصنيعها في الموقع نفسه لتقليص الحاجة إلى عمليات النقل.

الخلاصة..

إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح تشكّل تحديًا بيئيًا كبيرًا بسبب صعوبة فصل المواد المركبة، لكن الأبحاث تركّز على تطوير مواد قابلة لإعادة التدوير بالكامل، لضمان استدامة هذه الصناعة وتخفيف الأثر البيئي.

موضوعات متعلقة..

• إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح لأغراض البناء والسيارات
• شفرات توربينات الرياح تثير خلافًا قضائيًا.. خطر بيئي كبير
• تصميم توربينات رياح دون شفرات على يد باحثين مصريين

اقرأ أيضًا..

• مستجدات أسواق الغاز المسال العربية والعالمية في 2024 (ملف خاص)
• حصاد وحدة أبحاث الطاقة.. تغطية عربية وعالمية لأحداث 2024 وتوقعات 2025
• شبكة توزيع الكهرباء في سوريا ومقارنة مع مصر والأردن.. ما القصة؟

المصادر..

1. إعادة تدوير شفرات توربينات الرياح من ناشيونال غريد
2. مكونات توربينات الرياح من يو إي جي إس
3. شفرات توربينات الرياح في أوروبا من منصة الطاقة المتخصصة
4. نفايات توربينات الرياح من منصة الطاقة المتخصصة
5. تصنيع توربينات مستدامة من ذا كونفرسيشن