Дървените турбинни кули могат да направят вятърната енергия още по-екологична

Вятърната енергия е жизненоважна за декарбонизацията на енергийната индустрия. Въпреки че генерираното от нея електричество има малък въглероден отпечатък, кулите на конвенционалните вятърни турбини се изработват предимно от въглеродно интензивни материали като стомана.

Шведската компания Modvion вярва, че е намерила по-екологична алтернатива - изграждане на кулите на турбините от дърво.

За всеки тон произведена стомана се отделят почти два тона въглероден диоксид, а една съвременна наземна вятърна турбина "съдържа около 120 метрични тона стомана за мегават мощност", според индустриалната група WindEurope.

Вместо стомана Modvion използва ламиниран фурнир (LVL), изработен от множество слоеве дърво, залепени с лепила. Дъските от LVL се произвеждат на модули, които след това се транспортират и сглобяват в цилиндри на място, преди да се наредят един върху друг и да се съединят с лепило, за да се създаде кулата.

Компанията твърди, че използва дървесина от скандинавски смърч, добита от сертифицирани за залесяване устойчиво управлявани северни гори в Швеция, а за една типична кула се използват между 300 и 1200 куб. м дървесина.

Според Ото Лундман, съосновател и главен изпълнителен директор на Modvion, използването на дървени кули намалява емисиите през целия жизнен цикъл на вятърната турбина с над 25 % и с 90 %, ако се сравнява само компонентът на кулата на турбината.

Той добавя, че ако се вземе предвид въглеродният диоксид, погълнат от дърветата при растежа им, може да се счита, че дървените кули съхраняват повече въглерод, отколкото отделят. Въпреки това някои изследователи оспорват идеята, че строителството с дърво може да бъде въглеродно неутрално.

"Промяна на гледната точка към дървото"

Modvion е основана през 2016 г. от Лундман и архитекта Давид Оливегрен, а четири години по-късно, с известно финансиране от Шведската енергийна агенция, Modvion пуска в експлоатация прототип на 30-метрова кула на остров Бьоркьо, Швеция.

През 2023 г. компанията инсталира своя първи търговски двумегаватов агрегат - дървена турбинна кула с височина 105 метра (345 фута), наречена Wind of Change, край Скара, Швеция, за компанията за електроснабдяване Varberg Energi.

Освен екологичните ползи, Лундман казва, че ламинираната дървесина има няколко логистични предимства. Дървото има по-висока якост на тегло от стоманата, а високите стоманени кули се нуждаят от допълнително укрепване, за да задържат собственото си тегло, за разлика от дървените. Това означава, че кулите на Modvion могат да бъдат с 30 % по-леки от стоманените, според Лундман.

Модулният дизайн на кулите означава, че те могат да бъдат транспортирани със стандартни камиони и пътища, а след като турбината бъде изведена от експлоатация, дървото може да бъде свалено и да се използва отново в строителната индустрия като високоякостни греди. Компанията твърди, че с течение на времето нейните кули са по-евтини от стоманените, като по-високите кули дават по-големи икономии.

"Надяваме се и виждаме, че променяме гледната точка към дървото като материал", казва Лундман. "Това наистина е природно въглеродно влакно, зелена стомана, която расте. Тя трябва да се използва много повече."

Тестване на кулите

Д-р Абас Каземи Амири от Центъра за вятърна енергия и контрол към Университета Стратклайд, Глазгоу, Великобритания, който не е свързан с Modvion, казва, че макар дървесината да има значителен потенциал, има много неизвестни за ламинираната дървесина, които могат да предизвикат опасения.

"За разлика от стоманата, бетона и синтетичните композитни материали, които са били подложени на обширни механични и уморителни тестове в продължение на десетилетия, този вид нова ламинирана дървесина няма такива всеобхватни тестове", казва Амири. "Провеждането на задълбочени тестове в бъдеще ще бъде от решаващо значение за широкото комерсиализиране на дървените кули."

Той добавя: "Механичните свойства на дървесината могат да се променят в зависимост от условията на околната среда, което потенциално може да повлияе на поведението на дървените кули... Необходими са допълнителни изследвания, за да се отговори на тези неясноти."

Липсата на съществуващи изследвания и насоки за използването на дървесина за гигантски конструкции като вятърните турбини са били най-големите предизвикателства за Modvion, казва Лундман.

"Ние проектираме нашите кули, които отговарят на стандартите както в областта на вятърната енергия, така и в областта на дървените конструкции", обяснява той.

 "Но в стандартите за вятърна енергия дървото всъщност не се разглежда за кулите, а предимно за стомана и бетон. А в стандартите за дървени конструкции не се разглежда видът на динамично натоварената конструкция, каквато е машината за вятърна енергия.

"Следователно трябваше да запълним тази празнина и направихме много тестове на всички различни части в нашите кули, за да докажем, показвайки в реалността как работят тези компоненти [през] живота на една турбина."

Кулите Modvion са покрити с дебела, водоустойчива боя и подобно на стоманените кули имат живот от 25 до 30 години, според компанията.

Понастоящем Modvion е във фаза на проектиране на своята първа шестмегаватова турбина, която ще бъде инсталирана през следващата година. До 2027 г. компанията има за цел да започне търговско производство на турбината в нов завод.

Макар че компанията се фокусира само върху компонента на кулата, Лундман казва, че лопатките на турбината - които традиционно се произвеждат от стъкловлакна, свързани с епоксидна смола - невероятно здрав материал, който е труден и скъп за рециклиране - биха могли да се произвеждат и от дърво.

Други новосъздадени предприятия са започнали да се занимават с този проблем, включително германската компания Voodin Blades, която произвежда турбинни лопатки от ламарина, която според нея е напълно биоразградима.

"Вятърната енергия е един от най-привлекателните възобновяеми енергийни източници, с които разполагаме", казва Лундман.

 "Като даваме възможност за по-високи и по-ефективни кули както от гледна точка на емисиите, така и на разходите, ние ги правим още по-привлекателни."

 Източник: CNN