طاقة الرياح في مرحلة التحول: إعادة التدوير كفرصة وليس مشكلة - ماذا يحدث في الواقع لتوربينات الرياح بعد استخدامها؟
الإصدار المسبق لـ Xpert
اختيار اللغة 📢
نُشر في: ١٥ سبتمبر ٢٠٢٥ / حُدِّث في: ١٥ سبتمبر ٢٠٢٥ – بقلم: Konrad Wolfenstein
طاقة الرياح في مرحلة انتقالية: إعادة التدوير فرصة لا مشكلة - ماذا يحدث لتوربينات الرياح بعد توقفها عن العمل؟ - صورة: Xpert.Digital
من توربينات الرياح إلى ساحة اللعب: المهنة الثانية المبتكرة لشفرات الدوار القديمة
دحض أسطورة طاقة الرياح: لماذا لم تعد شفرات الدوار القديمة تُشكل مشكلة هدر؟
هذا السؤال يُثير قلق كلٍّ من مؤيدي طاقة الرياح ومنتقديها. بعد حوالي ٢٠ إلى ٢٥ عامًا، تصل توربينات الرياح إلى نهاية عمرها الافتراضي. إعادة تدوير معظم المكونات أمرٌ سهلٌ بالفعل - يُمكن إعادة تدوير الفولاذ والنحاس والخرسانة بطرقٍ مُعتمدة. يكمن التحدي الرئيسي في شفرات الدوار، المصنوعة من مواد مُركّبة يصعب فصلها.
كم عدد شفرات الدوار التي تحتاج إلى إعادة التدوير في ألمانيا؟
تواجه ألمانيا موجة تفكيك كبيرة. مع مطلع العام 2020/2021، انتهى دعم EEG لمدة 20 عامًا لنحو 5200 توربين رياح، وسيتبعه 8000 توربين آخر بنهاية عام 2025. ووفقًا لتقديرات القطاع، سيتعين تفكيك نحو 25000 شفرة دوارة بحلول عام 2030، أي ما يعادل نحو 400000 طن من المواد.
تُصنع هذه المواد في معظمها من البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (GRP)، وهي مادة مركبة متينة لكنها صعبة التصنيع. لا تشكّل شفرات الدوار سوى حوالي 5% من الوزن الإجمالي لتوربينات الرياح، بينما يُمكن إعادة تدوير ما يصل إلى 90% من المكونات الأخرى ضمن دورات إعادة تدوير معتمدة.
ما هي عمليات إعادة التدوير المحددة الموجودة بالفعل؟
لقد طورت الصناعة أربعة طرق رئيسية لإعادة التدوير، بعضها راسخ صناعيًا بالفعل:
تستخدم العملية الميكانيكية الحرارية مصانع الأسمنت كمواقع لإعادة التدوير. وقد طبقت شركات مثل هولسيم بالفعل مفاهيم ناجحة. تُسحق شفرات الدوار أولًا، وتُستبدل الألياف الزجاجية بالركام، وتُوفر مكونات الراتنج الطاقة لعملية إنتاج الأسمنت. هذه الطريقة قابلة للتوسع صناعيًا ومُثبتة اقتصاديًا.
قام مصنع هولسيم للأسمنت في لاغردورف بولاية شليسفيغ هولشتاين مؤخرًا بإعادة تدوير شفرات توربينات الرياح الممزقة كوقود بديل. يمكن لهذه العملية الحرارية لإعادة التدوير أن تقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عن طريق استبدال الوقود الأحفوري. باستخدام 1000 طن من البلاستيك المقوى بالزجاج المُعاد تدويره، يمكن توفير 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 الكيميائية، مثل التحلل الحراري والتحلل المذيب، قيد التطوير، لكنها تُظهر إمكانات واعدة. تُفصل هذه العمليات المواد المركبة إلى مكوناتها الأساسية، مما يسمح بإعادة تدوير ألياف الزجاج والراتنجات.
يُعدّ التحلل الحراري مناسبًا بشكل خاص لفصل الألياف من مصفوفات البلاستيك المتصلب بالحرارة. تُعالَج هياكل الألياف المركبة سميكة الجدران لشفرات الدوار في درجات حرارة عالية في جو خامل. ويمكن إعادة استخدام الألياف المُستعادة صناعيًا بعد معالجتها بشكل مناسب.
يُطوّر مشروع البحث RE_SORT تقنيات جديدة للتحلل الحراري، مُصمّمة خصيصًا للهياكل المركبة المصنوعة من الألياف سميكة الجدران، والتي يصل سُمك جدرانها إلى 150 مم، مثل تلك المُستخدمة في شفرات الدوار. بالإضافة إلى الألياف المُعاد تدويرها، يُمكن أيضًا إعادة تدوير زيوت وغازات التحلل الحراري الناتجة صناعيًا.
ماذا يعني التصميم لإعادة التدوير لشفرات الدوار الحديثة؟
تعمل صناعة طاقة الرياح بالفعل على تطوير شفرات دوارة قابلة لإعادة التدوير بشكل أساسي لتوربينات المستقبل. وقد طورت شركة سيمنز غاميسا حلاً يُسمى "الشفرات القابلة لإعادة التدوير"، وهو متوفر تجاريًا منذ عام ٢٠٢٢.
تستخدم هذه الشفرات القابلة لإعادة التدوير تقنية راتنج خاصة تتيح إعادة تدوير المواد بالكامل عند انتهاء عمرها الافتراضي. يُغمر الراتنج في محلول حمضي خفيف، ويذوب عند درجات حرارة عالية، مما يسمح بفصل ألياف الزجاج والراتنج والخشب والمعادن وإعادة استخدامها في صناعات أخرى.
تم تنفيذ أول مشروع تجاري بحري باستخدام شفرات الدوار القابلة لإعادة التدوير في مزرعة الرياح الألمانية كاسكاسي في عام 2022. وتستخدم شركة RWE، كمشغل، الآن أيضًا 132 شفرة قابلة لإعادة التدوير لمشروع صوفيا.
ما هو الدور الذي تلعبه شركة فيستاس في الاقتصاد الدائري؟
تتبع شركة فيستاس نهجًا منهجيًا لتحقيق هدفها المتمثل في إنتاج توربينات خالية من النفايات بحلول عام 2040. وتعمل الشركة على مبادرتين متوازيتين: DecomBlades لشفرات الدوار الحالية وCETEC لحلول الاقتصاد الدائري المستقبلية.
يُطوّر مشروع CETEC (الاقتصاد الدائري لمركبات الإيبوكسي المُصلدة بالحرارة) طريقة إعادة تدوير كيميائية تُحلل راتنجات الإيبوكسي إلى مكوناتها الأساسية، والتي يُمكن إعادة استخدامها في تصنيع شفرات دوارة جديدة، مما يُنشئ نظامًا دائريًا بالكامل.
توربينات فيستاس قابلة لإعادة التدوير حاليًا بنسبة 85%. ومن المتوقع أن ترتفع نسبة إعادة تدوير الشفرات إلى 50% بحلول عام 2025، وإلى 100% بحلول عام 2030.
ما هي أساليب إعادة التدوير الإبداعية الموجودة؟
بالإضافة إلى عمليات إعادة التدوير الصناعية، تبرز مشاريع إعادة تدوير مبتكرة تُحوّل شفرات الدوارات المستعملة مباشرةً إلى تطبيقات جديدة. تُحوّل شركة BladeMade الهولندية شفرات الدوارات إلى أثاث شوارع، وملاعب أطفال، ومواقف حافلات، ومشاريع بنية تحتية.
تستفيد هذه التطبيقات من الخصائص المميزة لشفرات الدوار: فهي متينة للغاية، ومقاومة للعوامل الجوية، ومقاومة للتخريب، وتتميز بتصميم مميز. يمكن تقطيع شفرة دوارة واحدة إلى أجزاء لتطبيقات متنوعة - يُستخدم الجزء الأقوى كهيكل حامل، والطرف كمنضدة، والأجزاء المستديرة كأحواض زراعة.
على سبيل المثال، يمكن استخدام 200 شفرة دوارة لبناء حاجز ضوضاء بطول كيلومتر واحد. تُخفّض هذه المشاريع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 90% مقارنةً بالمواد التقليدية، وتمنح شفرات الدوارة عمرًا افتراضيًا إضافيًا يتراوح بين 50 و100 عام.
ما هي كمية المواد المفقودة فعليًا بسبب التآكل؟
يُعد تآكل شفرات الدوار موضوعًا شائعًا، إلا أن أبعاده قابلة للإدارة. ووفقًا لمعهد فراونهوفر IWES، يُسبب التآكل فقدانًا في المواد يتراوح بين 0.1 و5 كجم لكل شفرة دوارة سنويًا، وذلك حسب الموقع والطبقة الخارجية وحمل الرياح.
هذه القيم تُقارن بالأنظمة التقنية الأخرى، إذ يفقد إطار الشاحنة حوالي 2 كجم من المواد لكل 10,000 كيلومتر من السفر. تخضع المنشآت البحرية للوائح بيئية صارمة للغاية، تتطلب توثيقًا وفحوصات دورية.
تقوم شركة Fraunhofer IWES بتطوير طرق اختبار لتقييم أنظمة الطلاء المختلفة وتعمل على تحسين الأفلام والطلاءات لتقليل الخسائر المرتبطة بالتآكل مع تحسين الخصائص الديناميكية الهوائية في نفس الوقت.
جديد: براءة اختراع من الولايات المتحدة الأمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية بتكلفة أقل بنسبة 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع مقاطع فيديو توضيحية!
جديد: براءة اختراع أمريكية - تركيب محطات الطاقة الشمسية بتكلفة أقل بنسبة 30% وأسرع وأسهل بنسبة 40% - مع فيديوهات توضيحية! - الصورة: Xpert.Digital
يكمن جوهر هذا التطور التكنولوجي في التخلي المتعمد عن التثبيت بالمشابك التقليدي، الذي ظلّ معيارًا لعقود. ويعالج نظام التثبيت الجديد، الأكثر فعالية من حيث الوقت والتكلفة، هذه المشكلة بمفهوم مختلف تمامًا وأكثر ذكاءً. فبدلًا من تثبيت الوحدات في نقاط محددة، تُدخل في سكة دعم متصلة ذات شكل خاص وتُثبّت بإحكام. يضمن هذا التصميم توزيع جميع القوى المؤثرة بالتساوي على طول إطار الوحدة، سواءً أكانت أحمالًا ساكنة من الثلج أم أحمالًا ديناميكية من الرياح.
المزيد عنها هنا:
لماذا تعد ألمانيا رائدة عالميًا في إعادة تدوير طاقة الرياح
ما هي المعايير والقواعد التي تنظم إعادة تدوير طاقة الرياح؟
مع معيار DIN SPEC 4866، وضع قطاع الطاقة لأول مرة معيارًا موحدًا للتفكيك المستدام وإعادة تدوير توربينات الرياح. طُوّرت هذه المواصفة عام 2020 من قِبل 25 خبيرًا من قطاع الطاقة والأوساط الأكاديمية والهيئات الحكومية، وتُحدد متطلبات عملية التفكيك بأكملها.
أطلقت جمعية RDRWind eV (الجمعية الصناعية لإعادة تشغيل توربينات الرياح وتفكيكها وإعادة تدويرها) هذا المعيار، وتعمل حاليًا على وضع معيار DIN شامل وعلامة جودة لعمليات التفكيك. ويهدف هذا إلى تعزيز الشفافية والقابلية للمقارنة من حيث الجودة ومتطلبات السلامة والتوافق البيئي.
كيف تتطور البنية التحتية لإعادة التدوير؟
تشهد البنية التحتية لإعادة التدوير توسعًا مستمرًا. وتدير شركات مثل neocomp GmbH في بريمن بالفعل مصانع تقطيع بسعة تصل إلى 120,000 طن من البلاستيك المقوى بالزجاج (GRP) المستخدم سنويًا. وتستطيع هذه المصانع التعامل بسهولة مع الكميات الناتجة، وتعالج حاليًا حوالي 30,000 طن سنويًا.
تجمع المبادرات الأوروبية، مثل مشروع DecomBlades، الخبرات على امتداد سلسلة القيمة. ويعمل عشرة شركاء في المشروع معًا لتسويق تقنيات إعادة التدوير المستدامة لشفرات الدوار.
ماذا يحدث بالضبط للمواد المعاد تدويرها؟
تُستخدم المواد المُعاد تدويرها في تطبيقات واسعة. تُستخدم ألياف الزجاج الناتجة عن إعادة التدوير الميكانيكي كبديل للرمل في إنتاج الأسمنت، بينما تُستخدم المكونات العضوية كبديل للفحم. تُحل هذه الطرق المُشتركة للمعالجة محل المواد الخام الأحفورية مباشرةً.
تُنتج عمليات إعادة التدوير الكيميائية منتجات عالية الجودة. ويمكن إعادة استخدام الألياف المُسترجعة في تطبيقات الألياف المُركبة بعد معالجتها بشكل صحيح. وتُستخدم زيوت التحلل الحراري كمواد خام كيميائية، بينما تُستخدم غازات التحلل الحراري لتوليد الطاقة.
تتيح عملية Siemens Gamesa RecyclableBlade استعادة المواد بجودتها الأصلية. ويمكن استخدام المكونات المنفصلة - الراتنج والألياف الزجاجية والخشب - في منتجات جديدة مثل حقائب السفر أو أغلفة الشاشات دون أي فقدان للجودة.
ما هي التحديات التي لا تزال قائمة؟
على الرغم من التقدم المُحرز، لا تزال هناك تحديات. لا تزال عمليات إعادة التدوير الكيميائية في مراحلها التجريبية ومرحلة التوسع، ولم تُثبت جدواها الصناعية بعد. تعتمد الجدوى الاقتصادية لمختلف العمليات بشكل كبير على البنية التحتية الإقليمية وأسعار المواد الخام.
تُشكّل التوربينات البحرية تحديات لوجستية إضافية، إذ يجب نقل شفرات الدوار إلى البر أولاً. ويتطلب التنسيق بين مختلف الجهات المعنية، من مشغلي التوربينات إلى شركات التفكيك وشركات إعادة التدوير، عمليات موحدة.
كيف سيتم تطوير إعادة التدوير بشكل أكبر؟
يتجه التوجه بوضوح نحو الاقتصاد الدائري. وقد وضعت شركات تصنيع مثل سيمنز جاميسا وفيستاس أهدافًا ملزمة للتوربينات القابلة لإعادة التدوير بالكامل - سيمنز جاميسا بحلول عام ٢٠٤٠، وفيستاس أيضًا بحلول عام ٢٠٤٠.
يجري البحث حاليًا عن مواد جديدة قائمة على مواد خام متجددة. ويعمل العلماء على مواد خفيفة الوزن ذات أساس حيوي، مصنوعة من ألياف القنب وزيت بذوره، لاستخدامها في شفرات الدوارات المستقبلية. وقد يُسهّل هذا الأمر إعادة التدوير بشكل كبير.
تعمل الوكالة الأوروبية للبيئة على فرض حظر أوروبي شامل على التخلص من شفرات الدوار، مما يتطلب إعادة استخدام جميع الشفرات المهملة أو إعادة تدويرها أو استعادتها. وهذا يُشكّل حافزًا إضافيًا لحلول إعادة التدوير المبتكرة.
ما هي الجوانب الاقتصادية ذات الصلة؟
تتطور إعادة التدوير من عامل تكلفة إلى فرصة تجارية. تستغل شركات مثل هولسيم مصادر جديدة للمواد الخام من خلال مشروع BLADES2BUILD، مع خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الوقت نفسه. تُوفر تكاليف التخلص المتوقعة لمشغلي المصانع أمانًا تخطيطيًا.
تُظهر مشاريع إعادة التدوير إمكانية إنتاج منتجات عالية الجودة من النفايات المُفترضة. على سبيل المثال، تستطيع شركة BladeMade إنتاج 5% من إجمالي إنتاج الملاعب ومحطات الحافلات وأثاث الشوارع من شفرات الدوارات المُعاد تدويرها.
كيف تقارن ألمانيا دوليا؟
تلعب ألمانيا دورًا رائدًا في إعادة تدوير طاقة الرياح. يُعدّ معيار DIN SPEC 4866 معيارًا دوليًا، وهو متاح باللغة الإنجليزية. وتُطوّر مؤسسات بحثية ألمانية، مثل معهد فراونهوفر IWES والمعهد الدولي لهندسة الطاقة (IFAM)، تقنيات رائدة في إعادة التدوير.
تُعدّ ألمانيا رائدةً في أوروبا في مجال توسيع طاقة الرياح، ففي النصف الأول من عام ٢٠٢٥، شُيّدت توربينات جديدة بقدرة ٢.٢ جيجاواط، وهو عددٌ يفوق أي دولة أوروبية أخرى. وهذا يُولّد حاجةً أكبر لإعادة التدوير وديناميكية ابتكار أقوى.
ماذا يعني هذا بالنسبة لمستقبل طاقة الرياح؟
تُظهر هذه التطورات أن طاقة الرياح ليست صديقة للبيئة فحسب أثناء التشغيل، بل يُمكن إدارتها بمسؤولية بعد استخدامها. ويُوفر الجمع بين عمليات إعادة التدوير الحراري المُعتمدة، وتقنيات إعادة التدوير الكيميائي الناشئة، وأساليب إعادة التدوير المُبتكرة، والتطورات الجديدة القابلة لإعادة التدوير بالكامل، حلاً شاملاً.
يستثمر القطاع بنشاط في البحث والتطوير، ويجري وضع المعايير، ويتطور الإطار التنظيمي نحو اقتصاد دائري. وما كان يُعتبر تحديًا اليوم، أصبح فرصةً متزايدة لنماذج أعمال وسلاسل قيمة جديدة.
وهكذا، تُجسّد طاقة الرياح كيف يُمكن للصناعة أن تتولى مسؤولية دورة حياة المنتج بأكملها، مُحققةً فوائد بيئية واقتصادية. وهكذا، لم تعد شفرات الدوار تُشكّل مشكلة نفايات، بل أصبحت مادة خام قيّمة للمستقبل.
انظر، هذه التفاصيل الصغيرة توفر ما يصل إلى ٤٠٪ من وقت التركيب وتكلفتها أقل بنسبة تصل إلى ٣٠٪. إنها أمريكية الصنع وحاصلة على براءة اختراع.
جديد: أنظمة شمسية جاهزة للتركيب! هذا الابتكار الحاصل على براءة اختراع يُسرّع بشكل كبير من بناء محطات الطاقة الشمسية لديك.
جوهر ابتكار ModuRack هو ابتعاده عن التثبيت بالمشابك التقليدية. فبدلاً من المشابك، تُركّب الوحدات وتُثبّت في مكانها بواسطة سكة دعم مستمرة.
المزيد عنها هنا:
شريكك لتطوير الأعمال في مجال الكهروضوئية والبناء
من السقف الصناعي الكهروضوئي إلى الحدائق الشمسية إلى أماكن لوقوف السيارات الشمسية الأكبر
☑️ لغة العمل لدينا هي الإنجليزية أو الألمانية
☑️ جديد: المراسلات بلغتك الوطنية!
Konrad Wolfenstein
سأكون سعيدًا بخدمتك وفريقي كمستشار شخصي.
يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: ولفنشتاين ∂ xpert.digital
إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.
