طاقة الرياح في طور التحول: إعادة التدوير فرصة لا مشكلة - ما الذي يحدث فعليًا لتوربينات الرياح بعد توقفها عن العمل؟ - الصورة: Xpert.Digital
من توربينات الرياح إلى الملاعب: المسيرة المهنية الثانية المبتكرة لشفرات الدوارات القديمة
دحض خرافة طاقة الرياح: لماذا لم تعد شفرات التوربينات القديمة مشكلة نفايات؟
هذا السؤال يهمّ مؤيدي ومعارضي طاقة الرياح على حدّ سواء. فبعد حوالي 20 إلى 25 عامًا، تصل توربينات الرياح إلى نهاية عمرها الافتراضي. وتُعدّ إعادة تدوير معظم مكوناتها عملية سهلة نسبيًا، إذ يُمكن إعادة تدوير الفولاذ والنحاس والخرسانة باستخدام عمليات مُعتمدة. ويكمن التحدي الرئيسي في شفرات الدوّار، المصنوعة من مواد مركّبة يصعب فصلها.
ما هي كميات شفرات الدوار التي يجب إعادة تدويرها في ألمانيا؟
تواجه ألمانيا موجة كبيرة من عمليات إيقاف تشغيل توربينات الرياح. فمع بداية عام 2020/2021، انتهى العمل بتعريفة التغذية لمدة 20 عامًا بموجب قانون مصادر الطاقة المتجددة (EEG) لحوالي 5200 توربينة رياح، ومن المتوقع أن يتبعها 8000 توربينة أخرى بحلول نهاية عام 2025. ووفقًا لتقديرات القطاع، سيلزم تفكيك حوالي 25000 شفرة دوارة بحلول عام 2030، وهو ما يعادل حوالي 400000 طن من المواد.
تتكون هذه المواد في الغالب من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP)، وهو مادة مركبة متينة ولكنها صعبة تقنيًا لإعادة التدوير. لا تشكل شفرات الدوار سوى حوالي 5% من الوزن الإجمالي لتوربينات الرياح، بينما يمكن إعادة ما يصل إلى 90% من المكونات الأخرى إلى دورات إعادة التدوير القائمة.
ما هي عمليات إعادة التدوير المحددة الموجودة بالفعل؟
لقد طورت هذه الصناعة أربعة مسارات رئيسية لإعادة التدوير، بعضها قائم بالفعل على نطاق صناعي:
تستغل عملية المعالجة الميكانيكية الحرارية مصانع الإسمنت كمواقع لإعادة التدوير. وقد طبقت شركات مثل هولسيم بالفعل مفاهيم ناجحة في هذا المجال. في هذه العملية، تُفرم شفرات الدوار أولاً، ثم تحل الألياف الزجاجية محل الركام، وتوفر مكونات الراتنج الطاقة اللازمة لعملية إنتاج الإسمنت. هذه الطريقة قابلة للتطبيق على نطاق صناعي واسع ومجدية اقتصادياً.
حتى وقت قريب، كان مصنع أسمنت لاغردورف التابع لشركة هولسيم جي إم بي إتش في شليسفيغ هولشتاين يستخدم شفرات توربينات الرياح المقطعة كوقود بديل. تساهم هذه المعالجة الحرارية في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عن طريق استبدال الوقود الأحفوري. ويمكن أن يوفر استخدام 1000 طن من البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية المعاد تدويره ما يصل إلى 450 طنًا من الفحم، و200 طن من الطباشير، و200 طن من الرمل.
كيف تتم عملية إعادة التدوير الكيميائي لشفرات الدوار؟
لا تزال عمليات إعادة التدوير الكيميائي، مثل التحلل الحراري والتحلل بالمذيبات، قيد التطوير، لكنها تُظهر نتائج واعدة. تعمل هذه العمليات على فصل المواد المركبة إلى مكوناتها الأساسية، مما يسمح باستعادة الألياف الزجاجية والراتنجات.
تُعدّ عملية التحلل الحراري مناسبةً بشكلٍ خاص لفصل الألياف عن مصفوفات البوليمرات المتصلبة حرارياً. في هذه العملية، تُعالج هياكل الألياف المركبة ذات الجدران السميكة لشفرات الدوار عند درجات حرارة عالية في جو خامل. بعد المعالجة المناسبة، يمكن إعادة استخدام الألياف المستخلصة في التطبيقات الصناعية.
يعمل مشروع RE_SORT البحثي على تطوير تقنيات جديدة للتحلل الحراري مصممة خصيصًا للهياكل المركبة الليفية ذات الجدران السميكة التي يصل سمكها إلى 150 مم، مثل تلك الموجودة في شفرات الدوارات. وإلى جانب الألياف المعاد تدويرها، يمكن أيضًا استخدام زيوت وغازات التحلل الحراري الناتجة صناعيًا.
ماذا يعني "التصميم من أجل إعادة التدوير" بالنسبة لشفرات الدوار الحديثة؟
تعمل صناعة طاقة الرياح حاليًا على تطوير شفرات دوارة قابلة لإعادة التدوير بشكل أساسي لاستخدامها في التوربينات المستقبلية. وقد طورت شركة سيمنز جاميسا حلاً يُسمى RecyclableBlade، وهو متوفر تجاريًا منذ عام 2022.
تستخدم هذه الشفرات القابلة لإعادة التدوير تقنية راتنج خاصة تسمح باستعادة المواد بالكامل عند انتهاء عمرها الافتراضي. يؤدي غمرها في محلول حمضي خفيف إلى ذوبان الراتنج عند درجات حرارة مرتفعة، مما يتيح فصل الألياف الزجاجية والراتنج والخشب والمعادن لإعادة استخدامها في صناعات أخرى.
تم تنفيذ أول مشروع تجاري بحري يستخدم شفرات الدوار القابلة لإعادة التدوير هذه في عام 2022 في مزرعة رياح كاسكاسي في ألمانيا. وتستخدم شركة RWE، المشغلة للمشروع، حاليًا 132 شفرة قابلة لإعادة التدوير في مشروع صوفيا.
ما هو الدور الذي تلعبه شركة فيستاس في الاقتصاد الدائري؟
تتبع شركة فيستاس نهجًا منهجيًا لتحقيق هدفها المتمثل في توربينات خالية من النفايات بحلول عام 2040. وتعمل الشركة على مبادرتين متوازيتين: DecomBlades لشفرات الدوار الحالية و CETEC لحلول الاقتصاد الدائري المستقبلية.
يعمل مشروع CETEC (الاقتصاد الدائري للمركبات الإيبوكسية المتصلبة حرارياً) على تطوير طريقة إعادة تدوير كيميائية تُفكك راتنجات الإيبوكسي إلى مكوناتها الأساسية. ويمكن بعد ذلك إعادة استخدام هذه المكونات في إنتاج شفرات دوارة جديدة، مما يُنشئ نظاماً دائرياً بالكامل.
تُعتبر توربينات فيستاس قابلة لإعادة التدوير بنسبة 85% حالياً. ومن المقرر زيادة نسبة إعادة تدوير الشفرات إلى 50% بحلول عام 2025 وإلى 100% بحلول عام 2030.
ما هي أساليب إعادة التدوير الإبداعية المتاحة؟
إلى جانب عمليات إعادة التدوير الصناعية، تبرز مشاريع مبتكرة لإعادة التدوير الإبداعي، تحوّل شفرات الدوارات الخارجة عن الخدمة مباشرةً إلى استخدامات جديدة. تقوم شركة BladeMade الهولندية بتحويل شفرات الدوارات إلى أثاث شوارع، وملاعب، ومحطات حافلات، وبنية تحتية.
تستغل هذه التطبيقات الخصائص الفريدة لشفرات الدوار: فهي شديدة المتانة، ومقاومة للعوامل الجوية، ومقاومة للتخريب، ولها تصميم مميز. يمكن تقطيع شفرة الدوار الواحدة إلى أجزاء لاستخدامات متنوعة؛ حيث يُستخدم الجزء الأقوى كهيكل حامل للأحمال، والطرف كمقعد، والأجزاء المستديرة كأحواض زراعية.
على سبيل المثال، يمكن استخدام 200 شفرة دوارة لبناء حاجز صوتي بطول كيلومتر واحد. توفر هذه المشاريع ما يصل إلى 90% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مقارنةً بالمواد التقليدية، وتمنح الشفرات الدوارة عمرًا افتراضيًا ثانيًا يتراوح بين 50 و100 عام.
ما مقدار المادة التي تُفقد فعلياً بسبب الاحتكاك؟
يُعدّ تآكل شفرات الدوّار موضوعًا يُناقش كثيرًا، لكن تأثيره قابل للتحكم. ووفقًا لمعهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية، يتسبب التآكل في فقدان ما يقارب 0.1 إلى 5 كيلوغرامات من المواد لكل شفرة دوّارة سنويًا، وذلك تبعًا للموقع والطلاء وحمل الرياح.
تُعدّ هذه القيم مماثلة للأنظمة التقنية الأخرى، حيث يفقد إطار الشاحنة حوالي 2 كيلوغرام من المواد لكل 10,000 كيلومتر يقطعها. وتخضع المنشآت البحرية لأنظمة بيئية صارمة للغاية، تشمل التوثيق والتفتيش الدوري.
يقوم معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية بتطوير أساليب اختبار لتقييم أنظمة الطلاء المختلفة ويعمل على الأغشية والدهانات المحسّنة لتقليل الخسائر المرتبطة بالتآكل مع تحسين الخصائص الديناميكية الهوائية في الوقت نفسه.
جديد: براءة اختراع من الولايات المتحدة الأمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية أرخص بنسبة تصل إلى 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع مقاطع فيديو توضيحية!
جديد: براءة اختراع أمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية أرخص بنسبة تصل إلى 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع فيديوهات توضيحية! - الصورة: Xpert.Digital
يكمن جوهر هذا التطور التكنولوجي في الابتعاد المتعمد عن نظام التثبيت التقليدي بالمشابك، الذي كان المعيار السائد لعقود. ويُعالج نظام التثبيت الجديد، الأكثر فعالية من حيث الوقت والتكلفة، هذا الأمر بمفهوم مختلف جذريًا وأكثر ذكاءً. فبدلاً من تثبيت الوحدات في نقاط محددة، يتم إدخالها في سكة دعم متصلة ذات شكل خاص، وتُثبّت بإحكام في مكانها. يضمن هذا التصميم توزيع جميع القوى - سواء كانت أحمالًا ثابتة من الثلج أو أحمالًا ديناميكية من الرياح - بالتساوي على طول إطار الوحدة بالكامل.
للمزيد من المعلومات، انقر هنا:
لماذا تعتبر ألمانيا رائدة عالمياً في إعادة تدوير طاقة الرياح؟
ما هي المعايير والقواعد التي تنظم إعادة تدوير طاقة الرياح؟
مع إصدار المواصفة القياسية DIN SPEC 4866، وضعت الصناعة أول معيار موحد لها للتفكيك المستدام وإعادة تدوير توربينات الرياح. وقد طُوّرت هذه المواصفة في عام 2020 من قِبل 25 خبيرًا من قطاعات الصناعة والعلوم والهيئات الحكومية، وهي تُحدد متطلبات عملية التفكيك بأكملها.
أطلقت جمعية RDRWind eV (الرابطة الصناعية لإعادة تأهيل وتفكيك وإعادة تدوير توربينات الرياح) هذا المعيار، وهي تعمل حاليًا على وضع معيار DIN كامل، بالإضافة إلى علامة جودة لعمليات التفكيك. ويهدف ذلك إلى تحقيق الشفافية وقابلية المقارنة فيما يتعلق بالجودة ومتطلبات السلامة والتوافق البيئي.
كيف تتطور البنية التحتية لإعادة التدوير؟
تتوسع البنية التحتية لإعادة التدوير باستمرار. وتدير شركات مثل "نيوكومب جي إم بي إتش" في بريمن مصانع تقطيع تصل طاقتها الإنتاجية إلى 120 ألف طن من نفايات الألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك سنويًا. وتستطيع هذه المصانع التعامل بسهولة مع الكميات المتولدة، حيث تعالج حاليًا ما يقارب 30 ألف طن سنويًا.
تُساهم مبادرات أوروبية مثل مشروع DecomBlades في تجميع الخبرات على امتداد سلسلة القيمة بأكملها. ويعمل عشرة شركاء في المشروع معًا على تسويق تقنيات إعادة التدوير المستدامة لشفرات الدوارات.
ما الذي يحدث بالضبط للمواد المعاد تدويرها؟
تتعدد استخدامات المواد المعاد تدويرها. تُستخدم الألياف الزجاجية الناتجة عن إعادة التدوير الميكانيكي كبديل للرمل في صناعة الإسمنت، بينما تُستخدم المكونات العضوية كبديل للفحم. وتُغني هذه الطرق المشتركة في المعالجة عن استخدام المواد الخام الأحفورية بشكل مباشر.
تُنتج عمليات إعادة التدوير الكيميائي منتجات ذات جودة أعلى. ويمكن إعادة استخدام الألياف المُستعادة في تطبيقات مركبات الألياف بعد معالجتها بشكل مناسب. وتُستخدم زيوت التحلل الحراري كمواد خام كيميائية، بينما يمكن استخدام غازات التحلل الحراري لإنتاج الطاقة.
تتيح عملية إعادة تدوير الشفرات من سيمنز جاميسا استعادة المواد بجودتها الأصلية. ويمكن استخدام المكونات المفصولة - الراتنج والألياف الزجاجية والخشب - في منتجات جديدة مثل الحافظات أو أغلفة الشاشات دون أي فقدان للجودة.
ما هي التحديات المتبقية؟
رغم التقدم المحرز، لا تزال هناك تحديات. فعمليات إعادة التدوير الكيميائي لا تزال في مراحلها التجريبية والتوسعية، ويجب أن تثبت جدواها الصناعية. وتعتمد الجدوى الاقتصادية لمختلف العمليات بشكل كبير على البنية التحتية الإقليمية وأسعار المواد الخام.
تُشكّل المنشآت البحرية تحديات لوجستية إضافية، إذ يجب أولاً نقل شفرات الدوار إلى الشاطئ. ويتطلب التنسيق بين مختلف الجهات المعنية - من مشغلي المحطات وشركات إيقاف التشغيل إلى شركات إعادة التدوير - إجراءات موحدة.
كيف سيتطور إعادة التدوير في المستقبل؟
يتجه التوجه بوضوح نحو الاقتصاد الدائري. وقد وضعت شركات تصنيع مثل سيمنز جاميسا وفيستاس أهدافاً ملزمة لتوربينات قابلة لإعادة التدوير بالكامل - سيمنز جاميسا بحلول عام 2040، وفيستاس أيضاً بحلول عام 2040.
تُجرى أبحاث على مواد جديدة تعتمد على موارد متجددة. ويعمل العلماء على تطوير مواد خفيفة الوزن حيوية المنشأ مصنوعة من ألياف القنب وزيت بذور القنب لاستخدامها في شفرات الدوارات المستقبلية. وقد تُسهم هذه المواد في تبسيط عملية إعادة التدوير بشكل جذري.
تعمل وكالة البيئة الأوروبية على فرض حظر أوروبي شامل على دفن شفرات الدوارات، ما سيُلزم بإعادة استخدام أو تدوير أو استعادة جميع الشفرات الخارجة عن الخدمة. وهذا من شأنه أن يخلق حوافز إضافية لحلول إعادة التدوير المبتكرة.
ما هي الجوانب الاقتصادية ذات الصلة؟
تتطور عملية إعادة التدوير من مجرد عامل تكلفة إلى فرصة تجارية. تستخدم شركات مثل هولسيم مشروع BLADES2BUILD للاستفادة من مصادر جديدة للمواد الخام مع تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الوقت نفسه. وتوفر أسعار التخلص المتوقعة لمشغلي المصانع اليقين اللازم للتخطيط.
تُظهر مشاريع إعادة التدوير أن بالإمكان ابتكار منتجات عالية الجودة مما يُعتبر نفايات. فعلى سبيل المثال، تستطيع شركة BladeMade إنتاج 5% من إجمالي إنتاجها من ملاعب الأطفال ومحطات الحافلات وأثاث الشوارع من شفرات دوارة مُعاد تدويرها.
كيف تقارن ألمانيا دولياً؟
تتبوأ ألمانيا مكانة رائدة في مجال إعادة تدوير طاقة الرياح. ويُعتبر معيار DIN SPEC 4866 معيارًا مرجعيًا دوليًا، وهو متوفر باللغة الإنجليزية. وتعمل مؤسسات بحثية ألمانية، مثل معهد فراونهوفر لأنظمة طاقة الرياح (IWES) ومعهد IFAM، على تطوير تقنيات رائدة في مجال إعادة التدوير.
تتصدر ألمانيا أوروبا في مجال توسيع نطاق استخدام طاقة الرياح، ففي النصف الأول من عام 2025، تم تركيب توربينات رياح جديدة بقدرة 2.2 جيجاوات، وهو عدد يفوق أي دولة أوروبية أخرى. ويؤدي هذا إلى زيادة الحاجة إلى إعادة التدوير وتعزيز زخم الابتكار.
ماذا يعني هذا بالنسبة لمستقبل طاقة الرياح؟
تُظهر هذه التطورات أن طاقة الرياح ليست صديقة للبيئة أثناء التشغيل فحسب، بل يمكن إدارتها بمسؤولية بعد استخدامها. ويُقدّم الجمع بين عمليات استعادة الحرارة الراسخة، وتقنيات إعادة التدوير الكيميائي الناشئة، وأساليب إعادة التدوير المبتكرة، والتطورات الجديدة القابلة لإعادة التدوير بالكامل، حلاً شاملاً.
يستثمر القطاع بنشاط في البحث والتطوير، ويجري وضع المعايير، ويتطور الإطار التنظيمي نحو اقتصاد دائري. وما يُعتبر حاليًا تحديًا يتحول تدريجيًا إلى فرصة لظهور نماذج أعمال وسلاسل قيمة جديدة.
تُجسّد طاقة الرياح بذلك كيف يمكن للصناعة أن تتحمل مسؤولية دورة حياة المنتج بأكملها بشكل استباقي، مما يُحقق فوائد بيئية واقتصادية على حد سواء. وبالتالي، لم تعد شفرات الدوار تُشكّل مشكلة نفايات، بل أصبحت مادة خام قيّمة للمستقبل.
انظر، هذه التفاصيل الصغيرة توفر ما يصل إلى 40% من وقت التركيب وتقلل التكاليف بنسبة تصل إلى 30%. وهي منتج أمريكي حاصل على براءة اختراع.
جديد: أنظمة الطاقة الشمسية الجاهزة للتركيب! هذا الابتكار الحاصل على براءة اختراع يُسرّع بشكل كبير مشروع بناء الطاقة الشمسية الخاص بك
يكمن جوهر ابتكار ModuRack في الابتعاد عن التثبيت التقليدي بالمشابك. فبدلاً من المشابك، يتم إدخال الوحدات وتثبيتها في مكانها بواسطة سكة دعم متصلة.
للمزيد من المعلومات، انقر هنا:
شريكك في تطوير الأعمال في مجالات الطاقة الشمسية الكهروضوئية والبناء
من الألواح الكهروضوئية الصناعية على أسطح المباني إلى الحدائق الشمسية ومواقف السيارات الشمسية الأكبر حجماً
☑️ لغة أعمالنا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: مراسلات بلغتك الأم!
Konrad Wolfenstein
يسعدني أنا وفريقي أن نكون متاحين لكم بصفتنا مستشاركم الشخصي.
يمكنكم التواصل معي عبر ملء نموذج الاتصال هنا wolfenstein@xpert.digital:أو الاتصال بي مباشرةً على الرقم +49 7348 4088 965. عنوان بريدي الإلكتروني هو
أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
