Turbina eólica reciclable
En Estados Unidos, investigadores de NREL (National Renewable Energy Laboratory) tienen previsto desarrollar una pala de turbina eólica reciclable utilizando resina termoplástica avanzada.
El progreso de las energías renovables resulta un cambio positivo para el planeta, sin embargo, no todas las energías renovables son renovables desde el principio hasta el final.
Este proyecto conduce al sector a ser más ecológico, a reducir costo de fabricación y aumentar la durabilidad de las aspas.
Datos importantes de Generación de Energía Eólica
La generación de energía eólica ha incrementado en 7,3 gigavatios (GW) de su capacidad instalada para cada año durante la última década, según la Asociación Estadounidense de Energía Eólica (American Wind Energy Association, AWEA).
Para finales del 2019, Estados Unidos había superado los 100GW de capacidad eólica instalada, mientras que en el resto del mundo se contabiliza un total de 586GW, según IRENA.
Turbina eólica reciclable: alternativa para cementerio de palas de aerogeneradores en Casper.
El vertedero municipal de la ciudad de Casper, Wyoming, actualmente es hogar de un cementerio para casi 900 palas de aerogeneradores. Éste vertedero sirve como un lugar de descanso final para aquellas aspas gastadas que han cumplido su vida útil.
El volumen de la deposición de este material ha crecido exponencialmente a medida que van desarrollando y expandiendo la energía eólica.
De hecho, se estima que en Estados Unidos se desmantelarán más de 8.000 aspas en los próximos cuatro años, y a medida que se multiplican las aspas desarmadas, surge la pregunta: ¿a dónde irán?
A pesar de que muchas partes de la turbina eólica pueden reciclarse, las aspas son un componente que por su constitución no pueden ser reutilizadas actualmente. De acuerdo a una evaluación de material compuesto desarrollada por el City College de Nueva York, se encontró que cada megavatio de capacidad instalada equivale a 9.6 toneladas métricas de desechos compuestos.
Tratar de revertir estos datos en su totalidad implica un desafío ambiental y económico bastante significativo, especialmente en la etapa final de la vida útil de las cuchillas.
Sistema de resina termoplástica para las palas de turbina eólica reciclable.
Los investigadores de NREL y sus socios vieron este proyecto como una oportunidad ante la problemática, y aprovecharon su experiencia investigativa, de desarrollo y validación en el sector de la energía eólica para darle un cambio y nuevo enfoque en la fabricación de las palas. Esta nueva dirección va orientada a la utilización de un sistema de resina termoplástica desarrollado por ARKEMA INC.
Un aspa de turbina eólica convencional se fabrica generalmente de epoxi y otras resinas termoestables, que son materiales difíciles y costosos de reciclar. Cuando éstas se gastan y ya no pueden seguir cumpliendo su función terminan en un vertedero.
El sistema de resina termoplástica es un desarrollo potencialmente innovador
Este sistema permite que las palas de la turbina se reciclen al final de su vida útil, porque al emplear un sistema de resina termoplástica, incluida la soldadura térmica, se pueden construir palas de aerogeneradores reciclables más largas, de menor costo y menor utilización de energía en los procesos de fabricación.
"Es la capacidad de usar este termoplástico infusible en los mismos procesos que usan actualmente los fabricantes de cuchillas lo que hace que esta resina sea diferente de otros termoplásticos que se usan ampliamente en otras industrias", explicó la investigadora de NREL Robynne Murray.
Impulsores de los costos de la pala de turbina eólica reciclable
Los principales impulsores son los materiales y la mano de obra directa. La reducción de costos de mano de obra y equipos se debe al ciclo de curado. Para el sistema convencional de la cuchilla de epoxi se necesitan herramientas calentadas o un horno de post-curado, que en comparación a los termoplásticos no requieren de calor para el proceso de curación.
Además, las cuchillas termoplásticas pueden unirse térmicamente, en lugar de depender de enlaces adhesivos, esto las hace más fuertes, ligeras, y fácil de reparar en comparación con la cuchilla habitual.
El transporte puede ser mucho más bajo, ya que el sistema de fabricación puede hacerse in situ, de modo que pueden construirse cuchillas más grandes.
Otro punto a favor es que las aspas pueden estar saturadas de agua de mar y funcionar muy bien, lo que implica grandes oportunidades para la energía eólica marina.
Aunque los compuestos termoplásticos aún no se han validado a gran escala y en condiciones de operaciones realistas y sumergidas, su desarrollo a punta a una solución positiva, porque el NREL es uno de los pocos laboratorios con las capacidades para fabricar cuchillas a gran escala para diferentes entornos y aplicaciones.
En las instalaciones de Educación y Tecnología de Fabricación de Compuestos, los investigadores pueden producir las cuchillas compuestas y realizar una validación estructural a gran escala en el Laboratorio de Tecnología Estructural de NREL.
Pala de turbina eólica reciclable al frente de la industria
A medida que la generación de energía eólica crece, las palas de turbina eólica reciclable deben estar el frente de la industria, porque evitaría la deposición no deseada de toneladas y toneladas de desechos.
El trabajo pionero de los investigadores de NREL en colaboración con socios de la industria, están trabajando para que estas palas estén disponibles en el mercado como un proceso innovador, reciclable y se conviertan en las palas de turbina eólica del mañana.