بوابة اوكرانيا -كييف11 ابريل 2024-طاقة الرياح أمر حيوي للمساعدة في إزالة الكربون من صناعة الطاقة.
ومع ذلك ، في حين أن الكهرباء التي تولدها لها بصمة كربونية صغيرة ، فإن أبراج توربينات الرياح التقليدية تصنع في الغالب باستخدام مواد كثيفة الكربون مثل الفولاذ. تعتقد شركة Modvion السويدية أنها وجدت بديلا أكثر اخضرارا – بناء أبراج توربينية من الخشب.
ينبعث ما يقرب من طنين من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الفولاذ المصنع ، وتوربينات الرياح البرية الحديثة “تحتوي على حوالي 120 طنا متريا من الفولاذ لكل ميجاوات من السعة” ، وفقا لمجموعة الصناعة WindEurope.
بدلا من الفولاذ ، تستخدم Modvion خشب القشرة الرقائقي (LVL) ، المصنوع من طبقات متعددة من الخشب عالقة مع مواد لاصقة. يتم تصنيع ألواح LVL في وحدات يتم نقلها وتجميعها بعد ذلك في أسطوانات في الموقع ، قبل تكديسها فوق بعضها البعض ، وربطها بالغراء ، لإنشاء برج.
وتقول الشركة إنها تستخدم خشب التنوب الاسكندنافي الذي يتم الحصول عليه من الغابات الشمالية المدارة بشكل مستدام في السويد ، ويستخدم البرج النموذجي ما بين 300 إلى 1200 متر مكعب من الخشب.
وفقا لأوتو لوندمان ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Modvion ، فإن استخدام الأبراج الخشبية يقلل من انبعاثات دورة حياة توربينات الرياح بأكثر من 25٪ ، وبنسبة 90٪ إذا قارنت فقط مكون البرج في التوربين.
ويضيف أنه إذا أخذت في الاعتبار ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه الأشجار عند نموها ، فيمكن اعتبار الأبراج الخشبية لتخزين المزيد من الكربون الذي تنبعث منه. ومع ذلك ، يعارض بعض الباحثين فكرة أن البناء بالخشب يمكن أن يكون محايدا للكربون.
“تغيير المنظور على الخشب”
تأسست Modvion في عام 2016 من قبل Lundman والمهندس المعماري David Olivegren ، وبعد أربع سنوات ، مع بعض التمويل من وكالة الطاقة السويدية ، أطلقت Modvion نموذجا أوليا لبرج بطول 30 مترا في جزيرة Björkö ، السويد.
في عام 2023 ، قامت الشركة بتركيب أول وحدة تجارية بقدرة 2 ميجاوات ، وهي برج توربيني خشبي بارتفاع 105 أمتار (345 قدما) ، يسمى Wind of Change ، خارج سكارا ، السويد ، لشركة المرافق الكهربائية Varberg Energi.
إلى جانب الفوائد البيئية ، يقول لوندمان إن الخشب الرقائقي له العديد من المزايا اللوجستية. يتمتع الخشب بقوة أعلى لكل وزن من الفولاذ ، وتحتاج الأبراج الفولاذية الطويلة إلى إنفاذ إضافي للحفاظ على وزنها ، على عكس الأبراج الخشبية. وهذا يعني أن أبراج مودفيون يمكن أن تكون أخف بنسبة 30٪ من الأبراج الفولاذية ، وفقا لوندمان.
يعني التصميم المعياري للأبراج أنه يمكن نقلها باستخدام الشاحنات والطرق القياسية ، وبمجرد إيقاف تشغيل التوربين ، يمكن إزالة الخشب لإعادة استخدامه في صناعة البناء كعوارض عالية القوة. وتقول الشركة إنه بمرور الوقت ، تصبح أبراجها أرخص من الأبراج الفولاذية ، حيث توفر الأبراج الأطول مدخرات أكبر.
يقول لوندمان: “نأمل ونرى أننا نغير المنظور إلى الخشب كمادة”. “هذه حقا ألياف الكربون الطبيعية ، الفولاذ الأخضر الذي ينمو. يجب استخدامه أكثر من ذلك بكثير “.
اختبار الأبراج
يقول الدكتور عباس كاظمي أميري، من مركز طاقة الرياح والتحكم في جامعة ستراثكلايد في غلاسكو في المملكة المتحدة، والذي لا علاقة له بمودفيون، إنه في حين أن الخشب لديه إمكانات كبيرة، إلا أن هناك العديد من الأشياء المجهولة حول الخشب الرقائقي التي يمكن أن تسبب المخاوف.
يقول أميري: “على عكس الفولاذ والخرسانة والمواد المركبة الاصطناعية ، التي خضعت لاختبارات ميكانيكية وإجهاد مكثفة على مدى عقود ، فإن هذا النوع من الخشب الرقائقي الجديد يفتقر إلى مثل هذا الاختبار الشامل”. “سيكون إجراء اختبارات شاملة في المستقبل أمرا حاسما لتسويق الأبراج الخشبية على نطاق واسع.”
ويضيف: “يمكن أن تتغير الخواص الميكانيكية للخشب مع الظروف البيئية ، مما قد يؤثر على سلوك الأبراج الخشبية … هناك حاجة إلى مزيد من البحث لمعالجة أوجه عدم اليقين هذه”.
يقول لوندمان إن الافتقار إلى الأبحاث والمبادئ التوجيهية الحالية في استخدام الخشب للهياكل العملاقة مثل توربينات الرياح كان أكبر التحديات التي واجهتها مودفيون.
ويوضح قائلا: “نحن نصمم أبراجنا التي تتوافق مع المعايير في كل من طاقة الرياح والبناء الخشبي”. “ولكن في معايير طاقة الرياح ، لا يتم أخذ الخشب في الاعتبار حقا للأبراج ، فهو في الغالب من الفولاذ والخرسانة. وفي معايير البناء الخشبية ، لا يدخلون حقا في نوع الهيكل المحمل ديناميكيا الذي تمثله آلة طاقة الرياح.
“ومن ثم ، كنا بحاجة إلى سد هذه الفجوة ، وقد أجرينا الكثير من الاختبارات لجميع الأجزاء المختلفة في أبراجنا لإثبات ذلك من خلال إظهار كيفية عمل هذه المكونات [على مدى عمر] التوربينات.”
أبراج Modvion مطلية بطلاء سميك مقاوم للماء ، ومثل الأبراج الفولاذية ، يبلغ عمرها الافتراضي من 25 إلى 30 عاما ، وفقا للشركة.
حاليا ، مودفيون في مرحلة التصميم لأول توربينات بقدرة ستة ميجاوات ، والتي سيتم تركيبها العام المقبل. بحلول عام 2027 ، تهدف إلى بدء الإنتاج التجاري للتوربين في مصنع جديد.
في حين أن الشركة تركز فقط على مكون البرج ، يقول لوندمان إن شفرات التوربينات – التي يتم تصنيعها تقليديا من الألياف الزجاجية المرتبطة براتنجات الايبوكسي ، وهي مادة قوية بشكل لا يصدق يصعب إعادة تدويرها ومكلفة – يمكن أيضا تصنيعها من الخشب.
بدأت شركات ناشئة أخرى في معالجة هذه المشكلة ، بما في ذلك شركة Voodin Blades الألمانية ، التي تصنع شفرات التوربينات من LVL ، والتي تقول إنها قابلة للتحلل تماما.
يقول لوندمان: “طاقة الرياح هي واحدة من أكثر مصادر الطاقة المتجددة جاذبية لدينا”. “من خلال تمكين أبراج أطول وأكثر كفاءة من منظور الانبعاثات والتكلفة ، فإننا نجعلها أكثر جاذبية.”