毎年、何千基もの風力タービンが寿命を迎えます。古すぎ、大きすぎ、処分不可能です。タービンの原料であるグラスファイバーは溶解も分離もせず、リサイクルも容易ではありません。最終的には埋め立て地に捨てられるか、コンクリートの充填材として粉砕されてしまいます。ドイツは野心的な代替案、自然風力タービンを試みています。これは何を意味するのでしょうか？
アイデアは、プラスチックや樹脂を亜麻、バルサ、桐に置き換えることです。 海洋および軽航空においてすでにその有効性が実証されている天然素材。 キール大学とドイツの造船所は、小型タービンのプロトタイプを開発し、2027年に試験を開始する予定です。もちろん、その目標は、植物繊維で作られた天然の風力タービンブレードがグラスファイバーと同等の応力に耐え、コストも低いことを実証することです。あとは自然が処理してくれます。寿命が尽きれば、ブレードは生分解されるのです。
誰も見たくない問題
風力タービンはクリーンなエネルギーを生み出しますが、山のような廃棄物を残します。 で公開された研究によると 廃棄物管理2050年までに蓄積される 43万トン 世界中で廃止される風力タービンの量は、米国だけでも2,2万トンに達すると予想されています。これは将来の問題ではなく、すでに起こりつつあります。2000年代に最初に設置されたタービンは、現在、20年から25年の寿命を迎えようとしています。
問題の原因はブレードの構成にあります。 熱硬化性エポキシ樹脂で接着されたガラス繊維または炭素繊維極めて高い耐久性を保証するものの、リサイクルは事実上不可能な混合材料です。製造時に形成される化学結合は強固で、単純かつ費用対効果の高いプロセスでは切断できません。ブレードは解体され、工業用ダイヤモンドソーで細かく切断された後、埋め立て地に保管され、何世紀にもわたって空間を占有します。
創造的なリサイクルの試み 彼らは興味深い結果を生み出した。 スペインでは、アシオナが古いパドルをサーフボードに改造した。スウェーデンでは、ヴァッテンフォールがゴンドラをミニ住宅に改造する実験を行っている。中国では、 使われなくなった風力タービンは砂漠化防止の障壁として再利用されるしかし、これらはニッチなソリューションであり、現時点では大規模に拡張することはできません。
亜麻、バルサ、桐：天然刃のドイツの製法
キール応用科学大学（HAWキール）と造船所 ニューボルド・ヨットバウ社 彼らは、シュレースヴィヒ＝ホルシュタイン州エネルギー・気候保護庁から17万5000ユーロの助成金を受け、完全に天然素材のブレードを開発しました。このプロジェクトは、住宅や農業施設に適した、ローター面積が200平方メートル未満の小型タービンの開発に重点を置いています。
素材の選択は偶然ではありません。 リネン 高い比強度を備えており、すでに船舶・自動車産業の構造複合材に使用されています。 バルサウッド 非常に軽量かつ剛性に優れており、ブレード全体の重量を軽減するのに最適です。 桐アジア原産の非常に成長の早い樹木である「アロエベラ」は、軽量性と寸法安定性を兼ね備えています。すべての素材は、実績のある技術を用いて栽培、加工され、最終的には複雑な化学処理を施さずに堆肥化またはリサイクルされます。
実験室でのテストとシミュレーション
このプロジェクトは厳格な方法論に従って行われます。 第一段階： 天然繊維の耐荷重性に関する実験室試験。研究者は引張強度、曲げ強度、疲労強度を測定し、稼働中のタービンに典型的な機械的応力に材料が耐えられるかどうかを検証します。 第XNUMX段階： 最適なブレード形状を設計し、構造の完全性を確保するためのコンピューターシミュレーション。 第三段階: キール大学の風洞でテストするためのスケールモデルの構築。
結果が良好であれば、業界の認証基準に従って負荷テストを受けるための実物大のプロトタイプの製造に進みます。
「亜麻繊維やその他の再生可能な原材料から作られた持続可能なブレードがすべての技術的要件を満たすことができることを実証したい」と教授は述べた。 ステン・ベーメ、 プロジェクトマネージャー。 ジャロン・ニューボルド造船所のCEOは次のように付け加えた。
これまで、複合材料は亜麻繊維に置き換えられてきましたが、その天然素材特有の力学的特性は考慮されていませんでした。これらの特性を理解することで、大規模な応用が可能になると確信しています。
天然ブレード：科学的研究が示すもの
構造用途の天然繊維の研究は新しいものではありません。 に発表された研究 サスティナビリティ 2024で 亜麻、麻、玄武岩を海上タービンブレードに使用する可能性を評価し、 従来の素材に比べて二酸化炭素排出量を6～8%削減できます。 もう一つの作品は 複合材料パートA 2024年には、ナノダイヤモンド処理した亜麻繊維複合材をテストし、耐衝撃性および耐侵食性テストにおいてガラス繊維よりも優れた性能を達成しました。
この分野は停滞しているわけではない。 ドイツのスタートアップ企業Voodin Blade Technologyはすでに積層木材で作られたブレードを設置している。 ドイツ、ブロイナのタービンに設置されたこのブレード。同社によると、このブレードは従来のブレードに比べて二酸化炭素排出量が78%削減され、完全に生分解性であるという。
天然素材のブレードが、大型タービンにおいてグラスファイバー製ブレードと経済的かつ効果的に競合できるかどうかは、まだ不透明です。合成素材は、数十年にわたる最適化の実績、統合されたサプライチェーン、そして管理されたコストを誇ります。天然繊維は環境面で明確な利点を有していますが、産業競争力を実証する必要があります。
2027年のプロトタイプは最初の実際のテストベッドになります。
