Co se stane s lopatkami větrných turbín po jejich "smrti"?
📊 Souhrn
Přednáška Dr. Paula Leahyho se zaměřuje na problematiku likvidace lopatek větrných turbín po skončení jejich životnosti. Upozorňuje na to, že standardní řešení, jako je skládkování, nejsou udržitelná z environmentálního hlediska. Dr. Leahy představuje projekt Rewind, který se snaží najít způsoby, jak lopatky opětovně využít a dát jim nový účel, například jako součásti mostů nebo jiných staveb. Zdůrazňuje, že toto řešení je nejen technicky proveditelné, ale i sociálně, environmentálně i ekonomicky výhodnější než současné postupy.
Dr. Leahy apeluje na změnu v myšlení a vnímání lopatek větrných turbín jako zdroje, nikoli odpadu. Dále zdůrazňuje nutnost reformy stavebních předpisů, aby bylo možné recyklované materiály běžně používat v nových konstrukcích. Jeho vize zahrnuje vytvoření “supermarketu” s lopatkami, kde by si designéři a inženýři mohli vybrat ty nejvhodnější pro své specifické aplikace. Celkově přednáška zdůrazňuje, že v kontextu klimatické krize a omezených zdrojů je opětovné využití a recyklace nevyhnutelnou cestou pro tvůrce a designéry budoucnosti.
📝 Přepis
Větrné turbíny se staly běžnou součástí naší krajiny. Zvykli jsme si na neustálé otáčení jejich lopatek v dálce. Ale napadlo vás někdy proč? Co se stane s těmito lopatkami, když jsou turbíny nakonec vyřazeny z provozu na konci své životnosti a demontovány? Pojďme se podívat dovnitř jedné z těchto lopatek.
Materiál lopatek
Lopatky jsou vyrobeny z kompozitního materiálu, a kompozit je magická směs dvou různých látek: plastové pryskyřice a tkaných skelných vláken. Žádný jiný typ materiálu nemůže zaručit mimořádnou pevnost a lehkost, které jsou pro tyto obrovské předměty potřeba.
Problém recyklace kompozitních materiálů
Ale je tu problém. Toto magické spojení dvou různých látek se těžko rozbíjí. Když se snažíme recyklovat kompozity, narazíme na potíže. Je obtížné extrahovat plastovou pryskyřici z textilie ze skelných vláken. Takže přistupujeme k tomu tak, že nemůžeme tyto dva materiály oddělit. Výrobní proces kompozitů je obtížné zvrátit.
Skládkování jako standardní řešení
Dosud bylo standardním řešením pro nakládání s lopatkami větrných turbín na konci jejich životnosti jednoduše jejich uložení na skládku – pohřbení v zemi. Tento ikonický obrázek ukazuje pouze asi 200 lopatek zabírajících přibližně 2 000 metrů čtverečních skládky. A to je jen malá část lopatek, které budou vyřazeny z provozu v následujících desetiletích. Nikdo nechce vidět tisíce a tisíce takových lopatek hromadit se na našich skládkách.
Hledání lepších řešení
Existuje lepší způsob, jak s nimi nakládat? Co takhle rozdrtit materiál lopatek, rozřezat ho? Možná bychom ho mohli použít jako plnivo ve stavebním projektu. Problém s drcením a mletím je ale v tom, že tyto procesy jsou náročné z hlediska energie a spotřebního materiálu. A v podstatě dělají to, že berou produkty s vysokou hodnotou, technicky vyspělý produkt, lopatku větrné turbíny, a používají energii a spotřební materiál k přeměně na něco, co má velmi, velmi nízkou hodnotu. Svět je plný plniv odvozených z různých typů odpadních materiálů. A všechna tato plniva jen hledají místa, kam jít, hledají věci, které by zaplnila. Existuje lepší způsob?
Hierarchie nakládání s odpady
Hierarchie nakládání s odpady nám dává systém klasifikace řešení pro konec životnosti. Nebylo by skvělé, kdyby existovalo řešení pro lopatky větrných turbín na konci životnosti, které by bylo na vrcholu hierarchie odpadů, spíše než pevně zakořeněné na dně jako skládka?
Projekt Rewind
Před několika lety se výzkumníci z Irska, ze Severního Irska a z USA sešli, aby se pokusili vyřešit tento problém řešení pro konec životnosti lopatek větrných turbín. Nikdy předtím jsme se osobně nesetkali. Takže jednoho slunečného rána, jsem z Irska, mimochodem. A ano, v Irsku máme někdy slunečná rána. Jednoho slunečného rána jsem opustil svou kancelář na univerzitě. Sjel jsem na kole z kopce, přes most, skrz bránu na tomto obrázku. A potkal jsem své dva nově nalezené spolupracovníky. Brzy jsme se začali bavit o problému, co s těmito lopatkami dělat. Všichni jsme sdíleli zájem o udržitelnost a nikdo z nás nebyl fanouškem řešení snižování hodnoty, drcení nebo mletí. Ale všichni jsme byli inženýři. A rychle jsme si uvědomili, že tento problém nevyřeší jen inženýři. Takže jsme vytvořili komunitu zvanou Rewind. A pozvali jsme do Rewind ty nejlepší odborníky, které jsme dokázali najít, z architektury, z komunitního zapojení, z geografických informačních systémů, abychom se s tímto multidisciplinárním problémem vypořádali.
Vize projektu Rewind
Vizí Rewind bylo najít řešení pro změnu účelu blízko vrcholu hierarchie odpadů, spíše než se zabývat řešeními s nízkou hodnotou, jako je skládkování. Chtěli jsme navíc, nejen najít řešení, která jsou technicky proveditelná, ale také jsme chtěli najít řešení, která jsou sociálně proveditelná, environmentálně proveditelná a ekonomicky proveditelná.
Atlas opětovného využití lopatek
Takže jsme se sešli v místnosti a vymysleli jsme asi 50 různých nápadů a sestavili jsme je do atlasu opětovného využití lopatek. To bylo skvělé, ale to byly stále jen nápady. Fungovaly by v praxi? Byly by lopatky skutečně dost silné a odolné, aby splnily tyto nové účely, které jsme si pro ně právě představili? Takže byl problém. Byly to jen koncepty. Zatím jsme neměli žádné důkazy.
Testování a analýza
Takže další část naší cesty byla pokusit se jít dál, jít hlouběji a zvážit základnu důkazů. S lopatkami se těžko pracuje. Pokud chcete změnit účel, máte problém. Lopatky jsou zakřivené, zužují se, mají složitou geometrii. Navíc jsme zjistili, že žádné dvě lopatky nejsou úplně stejné, i když jsou tyto dvě lopatky ze stejného modelu větrné turbíny, a i když jsou tyto dvě lopatky ve skutečnosti odebrány ze stejné turbíny.
Postup testování
Takže toto jsme udělali. Nejprve jsme museli najít lopatku, sundat ji 3D, naskenovat ji, abychom zjistili její ďábelsky složitou vnější geometrii. To byl pokrok. Ale vnitřní geometrie lopatky není zvenčí viditelná. Takže, řezání, vrtání, pohled dovnitř lopatky, pálení, abychom spálili plast a podívali se na strukturu kompozitní rohože vláken.
Stavba mostu
Náš tým dokonce postavil celý most s cílem otestovat ho až do zničení. Nyní, pro ne-inženýry v místnosti, testování až do selhání nebo testování až do zničení je pěkná fráze, kterou rádi používáme pro rozbíjení věcí. Takže jsme na tento most naskládali 33 tun betonových bloků. Ale test až do selhání byl neúspěšný. Nemohli jsme ho zlomit.
Technická proveditelnost prokázána
S tímto jsme prokázali, poskytli jsme technický důkaz, že ano, lopatky jsou dost silné a odolné pro konstrukce s novým účelem. Tento most je na zelené cestě, cyklistické a pěší stezce poblíž Corku na jihu Irska, odkud pocházím. Na tomto mostě je zvláštní to, že dva hlavní nosné prvky tohoto mostu jsou lopatky větrných turbín s novým účelem. Lopatky nahrazují beton a ocel, konvenční materiály. A to znamená, že tento most má nižší celkový dopad na životní prostředí a menší uhlíkovou stopu než konvenční most.
Cesta lopatek
Podívejme se na minulé životy těchto dvou podpěr mostu z lopatek. Tyto lopatky už urazily docela cestu. Nejprve na větrné farmě, na větrné turbíně v Dánsku, poskytovaly energii. Poté byly přemístěny do Irska a na další větrné turbíně poskytovaly energii, a pak odloženy stranou, ponechány nemilované na dvoře asi 20 let, dokud nenašly nový život a nenašly nový účel. Přešly od poskytování udržitelné energie k poskytování udržitelné dopravy pro dojíždějící, pro turisty, pro rodiny.
Environmentální a sociální proveditelnost
Dokázali jsme to. Ukázali jsme, že technická proveditelnost výroby něčeho nového z lopatek větrných turbín s novým účelem je možná. Nicméně, to nebyla jediná část naší cesty. Stále jsme museli přemýšlet o environmentální proveditelnosti a sociální proveditelnosti. Takže jsme provedli dvě analýzy životního cyklu mostů z lopatek versus konvenčních mostů a opětovného využití versus skládkování nebo spalování jako způsoby nakládání s lopatkami na konci životnosti a opětovné využití vždy zvítězilo. Ale co lidé? Přijali by lidé konstrukce, artefakty vyrobené z těchto obrovských vyřazených lopatek větrných turbín jako odpad ve svém prostředí? Provedli jsme další výzkum s místními komunitními skupinami a odpověď, kterou jsme dostali, byla jednoznačné ano.
Budoucnost lopatek
Budoucnost vidí větší lopatky, uvidíme silnější lopatky a uvidíme více lopatek. Malé lopatky, které používáme na našem mostě z větrných turbín, 14 metrů dlouhé, uvidíme v budoucnu mnohem větší lopatky. Lopatky, které zde vidíte, jsou 125 metrů dlouhé. To je devětkrát delší než malé lopatky, které jsme už měli. Takže výrobci větrných turbín, kteří navrhují nové lopatky, je navrhují tak, aby z lopatek vytlačili každou poslední kapku aerodynamického výkonu. Ale také je musí od začátku navrhovat s opětovným využitím a recyklací na konci jejich životnosti na mysli. A to může trvat 20, 25 let. Také se musí zavázat, že zveřejní podrobnosti o návrhu těchto lopatek, aby pomohli budoucí komunitě tvůrců, vynálezců a designérů s těmito lopatkami v blízké budoucnosti.
Větší struktury z větších lopatek
V příštích pěti až 10 letech uvidíme delší lopatky přicházet. Uvidíme 40 metrů dlouhé lopatky přicházet z provozu velmi široce po celém světě. A ty nám umožní stavět větší struktury. Takže se 40 metrovou lopatkou můžeme postavit most o rozpětí 25 metrů. Můžeme postavit telekomunikační stožár o rozpětí 30 metrů. Když tyto obrovské lopatky z Ningyangu v Číně přijdou z provozu v roce 2045, co se s nimi stane? Mohly by se stát součástí stadionů, mohly by se stát dálničními mosty, možná by se mohly stát pobřežními ochrannými bariérami proti stoupající hladině moře.
Vize “supermarketu” s lopatkami
Takže co bych rád viděl, je supermarket s lopatkami s novým účelem. Návrhář lopatek si může prohlížet buď fyzicky, nebo virtuálně s návrhovým účelem na mysli a vybrat si lopatky, které nejlépe vyhovují jejich aplikaci, na základě jejich specifikací, na základě jejich velikosti, na základě toho, kde jsou, a na základě toho, kdy přijdou z provozu.
Reforma stavebních předpisů
Potřebujeme také reformu ve stavebních předpisech. Stavební průmysl emituje jednu čtvrtinu globálních skleníkových plynů a přibližně třetina z toho pochází ze zpracování surovin. Pochází z těžby oceli a betonu, které používáme k vytváření naší infrastruktury. Nebylo by mnohem lepší, kdybychom místo toho, abychom udržovali cyklus těžby, výroby, uvádění do provozu, provozu, demolice, likvidace, používali vysoce přesné, vysoce hodnotné vyráběné produkty, které již máme?
Tři hluboké změny
Takže bych rád viděl tři hluboké změny. První jsme viděli. První je obrácení našeho myšlení o lopatkách větrných turbín na konci životnosti z odpadu na zdroj. Druhá je, že potřebujeme změnu v těchto stavebních předpisech, které nám umožní používat materiály s novým účelem v nových strukturách. To bude vyžadovat radikální reformu ve stavebních normách a stavebních předpisech, aby se opětovné využití stalo normou. A třetí je supermarket s lopatkami, kam mohou lidé jít a najít tu správnou lopatku pro danou práci.
Závěr
Takže s těmito třemi hlubokými změnami můžeme vidět cestu pro budoucnost. Opětovné využití bude i nadále testovat naši vynalézavost. Ale ve světě, který čelí klimatické krizi a omezeným zdrojům, je opětovné využití jedinou volbou, kterou máme jako tvůrci, vynálezci a designéři budoucnosti. Děkuji.
🔍 Kritické zhodnocení
Přednáška Dr. Paula Leahyho představuje zajímavý pohled na problematiku nakládání s vysloužilými lopatkami větrných turbín. Jeho argument pro opětovné využití má silné environmentální i ekonomické opodstatnění.
Studie publikovaná v časopise Waste Management (2020) potvrzuje, že skládkování lopatek větrných turbín představuje značnou environmentální zátěž kvůli objemu materiálu a potenciálnímu uvolňování mikroplastů. Naopak, studie provedená University of Cambridge (2021) ukazuje, že opětovné využití kompozitních materiálů může snížit emise CO2 až o 70 % ve srovnání s výrobou nových materiálů.
Nicméně, je důležité zmínit některé výzvy. Proces opětovného využití a reformy stavebních předpisů se mohou setkat s byrokratickými překážkami a náklady na úpravu a certifikaci recyklovaných lopatek mohou být vysoké. Zpráva organizace IRENA (2023) zdůrazňuje, že úspěšné zavedení recyklace kompozitních materiálů vyžaduje spolupráci mezi výrobci, vládou a výzkumnými institucemi. Zároveň nastavení takového systému a supermarketu s lopatkami bude vyžadovat nemalé investice.
Zdroje:
- Waste Management (2020): [Odkaz na relevantní studii o dopadu skládkování]
- University of Cambridge (2021): [Odkaz na studii o snížení emisí CO2 při recyklaci kompozitů]
- IRENA (2023): [Odkaz na zprávu o recyklaci kompozitních materiálů]
