Αν οι γέφυρες χρησιμοποιούν επαναχρησιμοποιούμενα πτερύγια τουρμπίνας, θα μπορέσουν να προσθέσουν το δικό τους «λιθαράκι» στην αντιμετώπιση των εκπομπών CO2.
Ένα υπερατλαντικό ερευνητικό δίκτυο βρίσκει τρόπους για να επαναχρησιμοποιήσει τα πτερύγια των παροπλισμένων ανεμογεννητριών ως πεζογέφυρες, σύμφωνα με το δημοσίευμα του NewCivilEngineer.
Καθώς η κυβέρνηση κλιμακώνει την ανάπτυξη των αιολικών πάρκων, η πρόκληση της απόρριψης των πτερυγίων των στροβίλων, που φτάνουν στο τέλος της ζωής τους είναι πιο επείγουσα από ποτέ. Τα πτερύγια των στροβίλων κατασκευάζονται κυρίως από σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες γυαλιού (GFRP). Είναι μη βιοδιασπώμενα και έχουν σχεδιαστεί για διάρκεια ζωής 20 έως 25 ετών.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Cambridge εκτιμούν ότι συνολικά 43 M.t λεπίδων θα αποτελούν απορρίμματα μέχρι το 2050 σε παγκόσμια κλίμακα. Μέχρι σήμερα, η βιομηχανία αιολικής ενέργειας έχει ευνοήσει χαμηλού κόστους πρακτικές, όπως η υγειονομική ταφή και η αποτέφρωση, αλλά αυτές οι μέθοδοι θεωρούνται, όσο περνάει ο καιρός, ως περιβαλλοντικά απαράδεκτες.
Η ιδέα των BladeBridges
Ως αποτέλεσμα, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι γίνονται προσπάθειες επαναχρησιμοποίησης των λεπίδων. Το Re-Wind Network είναι μια συνεργασία μεταξύ του Georgia Institute of Technology και του City University of New York στις Ηνωμένες Πολιτείες, του Queen's University Belfast στη Βόρεια Ιρλανδία και του University College Cork στην Ιρλανδική Δημοκρατία. Εξετάζονται οι δυνατότητες κατασκευής έργων αστικής χρήσης με λεπίδες, που έχουν θα ανακλυκλώνονται. Τέτοια χρήση μπορεί να έχει, για παράδειγμα, αποτέλεσμα την κατασκευή φραγμάτων και πύργους τηλεπικοινωνιών. Πρόσφατα η Re-Wind επικεντρώνεται γύρω από τη χρησιμότητα, που θα έχουν, στην κατασκευή πεζογέφυρων, γνωστών ως BladeBridges.
Ο ερευνητής μηχανικός του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια, Larry Bank, δήλωσε ότι η ερευνητική ομάδα αποφάσισε να κατασκευάσει πεζογέφυρα, καθώς οι γέφυρες υποστηρίζονται από μεγάλες οριζόντιες δοκούς και οι λεπίδες εκείνες πληρούν τα κριτήρια μακρών, γραμμικών δομικών συστημάτων. Δύο BladeBridges έχουν ήδη κατασκευαστεί και αξιολογηθεί.
Το πρώτο βρίσκεται στο Κορκ και ολοκληρώθηκε τον Ιανουάριο του 2022, χρηματοδοτούμενο στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας Project Ireland 2040 του Υπουργείου Μεταφορών της Ιρλανδίας. Η γέφυρα 5 μέτρων συναρμολογήθηκε πλήρως από τοπικό κατασκευαστή, αποσυναρμολογήθηκε, στη συνέχεια συναρμολογήθηκε εκ νέου και εγκαταστάθηκε επί τόπου σε μισή ημέρα. Το κόστος της, αν εξαιρεθούν ο σχεδιασμός και οι δοκιμές, ήταν 23.208 £. Η γέφυρα είναι πλέον σε λειτουργία και θα παρακολουθείται με την πάροδο του χρόνου μέσω οπτικών επιθεωρήσεων.
Η δεύτερη γέφυρα χρηματοδοτήθηκε από το Science Foundation Ireland, το Υπουργείο Οικονομίας της Βόρειας Ιρλανδίας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ. Η γέφυρα 5,8 μέτρων κατασκευάστηκε για πειραματικούς σκοπούς στο Ντρέπερσταουν της Βόρειας Ιρλανδίας, με κόστος 10.808 £, αν εξαιρεθούν πάλι ο σχεδιασμός και οι δοκιμές. Η Τράπεζα επιβεβαιώνει ότι η γέφυρα ήταν σχετικά φθηνή επειδή χρησιμοποιεί φθηνά, ακόμη και χωρίς κόστος, υλικά. «Χρειαζόμασταν μερικά χαλύβδινα μπουλόνια και παξιμάδια και μερικά τσιμεντένια στηρίγματα. Οι λεπίδες δωρίστηκαν», γνωστοποίησε ο Bank. Ολοκληρώθηκε τον Απρίλιο του 2022. Χρειάστηκαν τέσσερις ημέρες για να κατασκευαστεί επί τόπου από το τεχνικό προσωπικό του Queen's University Belfast. Τον Μάϊο του '23 δοκιμάστηκε, αλλά απέτυχε στις δοκιμές.
Σχεδιασμός γέφυρας
Και οι δύο γέφυρες κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας πανομοιότυπα πτερύγια από τουρμπίνα μήκους 13,4 μέτρων ως πλευρικές δοκοί εκατέρωθεν ενός κεντρικού καταστρώματος. Η γέφυρα Κορκ είχε μήκος 5 μέτρα και πλάτος 4 μέτρα και χαλύβδινο κατάστρωμα, καθώς κατασκευάστηκε για φόρτωση πεζών 5 kN/m2 και την πρόσκρουση ενός οχήματος 12 τόνων.
Στη γέφυρα του Κορκ αποκαταστάθηκαν και επαναχρησιμοποιήθηκαν τοιχεία από γέφυρα του 19ου αιώνα με χυτές επιτόπιες δοκούς από σκυρόδεμα.
Η γέφυρα Draperstown είχε μήκος 5,8 μέτρα και πλάτος 2 μέτρα και είχε ξύλινο κατάστρωμα. Χαλύβδινες γωνίες βιδώθηκαν στα πτερύγια του στροβίλου και σε αυτά στηρίζονταν ξύλινες δοκοί για τη μεταφορά του καταστρώματος. Οι άκρες ήταν ενσωματωμένες σε ακρόμπαρα από σκυρόδεμα.
Ο καθηγητής περιβαλλοντικής αλλαγής και ανθεκτικότητας, Μάριος Σούτσος, Σχολή Φυσικού & Δομημένου Περιβάλλοντος του Μπέλφαστ του Queens University, ανέφερε ότι η μοντελοποίηση CAD χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της θέσης των μπουλονιών που διεισδύουν στη λεπίδα στη γέφυρα Draperstown. Αυτά ήταν τοποθετημένα ακριβώς κάτω από τον κορυφαίο ιστό διάτμησης - το δομικό στοιχείο μέσα στο πτερύγιο μιας ανεμογεννήτριας που βοηθά στη μεταφορά διατμητικών δυνάμεων μέσα στο πτερύγιο. Προσθέτει ότι μια βασική ανησυχία ήταν ότι τα μπουλόνια θα μπορούσαν να σχίσουν τις ίνες GFRP: «Σχεδιάζαμε να αποφύγουμε τέτοιες πρόωρες βλάβες και φαίνεται ότι κάναμε καλή δουλειά. Δεν υπάρχει κανένα σκίσιμο, καμία αποτυχία».
Μάλιστα, το Draperstown BladeBridge δοκιμάστηκε, φορτώνοντάς το με 34 μπλοκ, βάρους 1.100 κιλών το καθένα. Η χωρητικότητα φόρτωσης ξεπέρασε τις προσδοκίες. «Συνεχίσαμε να φορτώνουμε αυτούς τους τσιμεντόλιθους και δεν καταφέραμε να χαλάσουμε τη γέφυρα», λέει ο Banks.
Προοπτικές
Οι προοπτικές για την υιοθέτηση της ιδέας BladeBridges φαίνονται ελπιδοφόρες και τα μέλη της Re-Wind αναζητούν ποικίλους τρόπους για να το πετύχουν αυτό.
Κατά τη διάρκεια του χρόνου της ως φοιτήτρια διδακτορικού στο University College Cork, η Angie Nagle διεξήγαγε έρευνα σχετικά με την επαναχρησιμοποίηση των πτερυγίων του στροβίλου. Συνίδρυσε την BladeBridge, μια εταιρεία που ιδρύθηκε στα τέλη του περασμένου έτους για να εμπορευματοποιήσει το concept. Πιστεύει ότι υπάρχει ένα δίκτυο έτοιμο να αρχίσει να αγοράζει αυτές τις γέφυρες, ιδιαίτερα μέσω των τοπικών αρχών και των αναπτυξιακών εταιρειών.
Αν οι γέφυρες χρησιμοποιούν επαναχρησιμοποιούμενα πτερύγια τουρμπίνας, θα μπορέσουν να προσθέσουν το δικό τους «λιθαράκι» στην αντιμετώπιση των εκπομπών CO2. Η Cork BladeBridge βρέθηκε να έχει 20% λιγότερο ενσωματωμένο άνθρακα από μια συμβατική ισοδύναμη γέφυρα, καθώς οι λεπίδες αντικαθιστούν τον χάλυβα ως τα κύρια φέροντα στοιχεία. Αλλά η Nagle παραδέχεται ότι είναι μικρότερο ποσοστό από ό,τι αναμενόταν. «Αυτό οφείλεται στο ότι χρησιμοποιήσαμε χάλυβα για το κατάστρωμα», λέει. «Αν πάμε σε ένα ξύλινο κατάστρωμα, ο άνθρακας θα ήταν χαμηλότερος».
Υπάρχουν πρώιμες ενδείξεις ότι αυτές η κατασκευή τους θα είναι οικονομική, δεδομένου του ιδιαίτερα χαμηλού κόστους της γέφυρας Draperstown. Αυτό το όφελος ενισχύεται από το γεγονός ότι η δωρεά λεπίδων είναι συνηθισμένη, καθώς τα αιολικά πάρκα χρεώνονται έως και 10.000 € ανά λεπίδα, ώστε να πραγματοποιηθεί η αφαίρεση και η αποτέφρωσή τους.
Ο στόχος είναι να παραχθούν αρκετά στοιχεία, ώστε να πειστούν οι κατασκευαστές, οι μηχανικοί και οι αρχιτέκτονες ότι οι λεπίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά και να αποδώσουν σύμφωνα με τις προδιαγραφές, γεγονός που συνεπάγεται την αποτελεσματική χρήση τους σε νέες υποδομές.
www.worldenergynews.gr
Καθώς η κυβέρνηση κλιμακώνει την ανάπτυξη των αιολικών πάρκων, η πρόκληση της απόρριψης των πτερυγίων των στροβίλων, που φτάνουν στο τέλος της ζωής τους είναι πιο επείγουσα από ποτέ. Τα πτερύγια των στροβίλων κατασκευάζονται κυρίως από σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες γυαλιού (GFRP). Είναι μη βιοδιασπώμενα και έχουν σχεδιαστεί για διάρκεια ζωής 20 έως 25 ετών.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Cambridge εκτιμούν ότι συνολικά 43 M.t λεπίδων θα αποτελούν απορρίμματα μέχρι το 2050 σε παγκόσμια κλίμακα. Μέχρι σήμερα, η βιομηχανία αιολικής ενέργειας έχει ευνοήσει χαμηλού κόστους πρακτικές, όπως η υγειονομική ταφή και η αποτέφρωση, αλλά αυτές οι μέθοδοι θεωρούνται, όσο περνάει ο καιρός, ως περιβαλλοντικά απαράδεκτες.
Η ιδέα των BladeBridges
Ως αποτέλεσμα, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι γίνονται προσπάθειες επαναχρησιμοποίησης των λεπίδων. Το Re-Wind Network είναι μια συνεργασία μεταξύ του Georgia Institute of Technology και του City University of New York στις Ηνωμένες Πολιτείες, του Queen's University Belfast στη Βόρεια Ιρλανδία και του University College Cork στην Ιρλανδική Δημοκρατία. Εξετάζονται οι δυνατότητες κατασκευής έργων αστικής χρήσης με λεπίδες, που έχουν θα ανακλυκλώνονται. Τέτοια χρήση μπορεί να έχει, για παράδειγμα, αποτέλεσμα την κατασκευή φραγμάτων και πύργους τηλεπικοινωνιών. Πρόσφατα η Re-Wind επικεντρώνεται γύρω από τη χρησιμότητα, που θα έχουν, στην κατασκευή πεζογέφυρων, γνωστών ως BladeBridges.
Ο ερευνητής μηχανικός του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια, Larry Bank, δήλωσε ότι η ερευνητική ομάδα αποφάσισε να κατασκευάσει πεζογέφυρα, καθώς οι γέφυρες υποστηρίζονται από μεγάλες οριζόντιες δοκούς και οι λεπίδες εκείνες πληρούν τα κριτήρια μακρών, γραμμικών δομικών συστημάτων. Δύο BladeBridges έχουν ήδη κατασκευαστεί και αξιολογηθεί.
Το πρώτο βρίσκεται στο Κορκ και ολοκληρώθηκε τον Ιανουάριο του 2022, χρηματοδοτούμενο στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας Project Ireland 2040 του Υπουργείου Μεταφορών της Ιρλανδίας. Η γέφυρα 5 μέτρων συναρμολογήθηκε πλήρως από τοπικό κατασκευαστή, αποσυναρμολογήθηκε, στη συνέχεια συναρμολογήθηκε εκ νέου και εγκαταστάθηκε επί τόπου σε μισή ημέρα. Το κόστος της, αν εξαιρεθούν ο σχεδιασμός και οι δοκιμές, ήταν 23.208 £. Η γέφυρα είναι πλέον σε λειτουργία και θα παρακολουθείται με την πάροδο του χρόνου μέσω οπτικών επιθεωρήσεων.
Η δεύτερη γέφυρα χρηματοδοτήθηκε από το Science Foundation Ireland, το Υπουργείο Οικονομίας της Βόρειας Ιρλανδίας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ. Η γέφυρα 5,8 μέτρων κατασκευάστηκε για πειραματικούς σκοπούς στο Ντρέπερσταουν της Βόρειας Ιρλανδίας, με κόστος 10.808 £, αν εξαιρεθούν πάλι ο σχεδιασμός και οι δοκιμές. Η Τράπεζα επιβεβαιώνει ότι η γέφυρα ήταν σχετικά φθηνή επειδή χρησιμοποιεί φθηνά, ακόμη και χωρίς κόστος, υλικά. «Χρειαζόμασταν μερικά χαλύβδινα μπουλόνια και παξιμάδια και μερικά τσιμεντένια στηρίγματα. Οι λεπίδες δωρίστηκαν», γνωστοποίησε ο Bank. Ολοκληρώθηκε τον Απρίλιο του 2022. Χρειάστηκαν τέσσερις ημέρες για να κατασκευαστεί επί τόπου από το τεχνικό προσωπικό του Queen's University Belfast. Τον Μάϊο του '23 δοκιμάστηκε, αλλά απέτυχε στις δοκιμές.
Σχεδιασμός γέφυρας
Και οι δύο γέφυρες κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας πανομοιότυπα πτερύγια από τουρμπίνα μήκους 13,4 μέτρων ως πλευρικές δοκοί εκατέρωθεν ενός κεντρικού καταστρώματος. Η γέφυρα Κορκ είχε μήκος 5 μέτρα και πλάτος 4 μέτρα και χαλύβδινο κατάστρωμα, καθώς κατασκευάστηκε για φόρτωση πεζών 5 kN/m2 και την πρόσκρουση ενός οχήματος 12 τόνων.
Στη γέφυρα του Κορκ αποκαταστάθηκαν και επαναχρησιμοποιήθηκαν τοιχεία από γέφυρα του 19ου αιώνα με χυτές επιτόπιες δοκούς από σκυρόδεμα.
Η γέφυρα Draperstown είχε μήκος 5,8 μέτρα και πλάτος 2 μέτρα και είχε ξύλινο κατάστρωμα. Χαλύβδινες γωνίες βιδώθηκαν στα πτερύγια του στροβίλου και σε αυτά στηρίζονταν ξύλινες δοκοί για τη μεταφορά του καταστρώματος. Οι άκρες ήταν ενσωματωμένες σε ακρόμπαρα από σκυρόδεμα.
Ο καθηγητής περιβαλλοντικής αλλαγής και ανθεκτικότητας, Μάριος Σούτσος, Σχολή Φυσικού & Δομημένου Περιβάλλοντος του Μπέλφαστ του Queens University, ανέφερε ότι η μοντελοποίηση CAD χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της θέσης των μπουλονιών που διεισδύουν στη λεπίδα στη γέφυρα Draperstown. Αυτά ήταν τοποθετημένα ακριβώς κάτω από τον κορυφαίο ιστό διάτμησης - το δομικό στοιχείο μέσα στο πτερύγιο μιας ανεμογεννήτριας που βοηθά στη μεταφορά διατμητικών δυνάμεων μέσα στο πτερύγιο. Προσθέτει ότι μια βασική ανησυχία ήταν ότι τα μπουλόνια θα μπορούσαν να σχίσουν τις ίνες GFRP: «Σχεδιάζαμε να αποφύγουμε τέτοιες πρόωρες βλάβες και φαίνεται ότι κάναμε καλή δουλειά. Δεν υπάρχει κανένα σκίσιμο, καμία αποτυχία».
Μάλιστα, το Draperstown BladeBridge δοκιμάστηκε, φορτώνοντάς το με 34 μπλοκ, βάρους 1.100 κιλών το καθένα. Η χωρητικότητα φόρτωσης ξεπέρασε τις προσδοκίες. «Συνεχίσαμε να φορτώνουμε αυτούς τους τσιμεντόλιθους και δεν καταφέραμε να χαλάσουμε τη γέφυρα», λέει ο Banks.
Προοπτικές
Οι προοπτικές για την υιοθέτηση της ιδέας BladeBridges φαίνονται ελπιδοφόρες και τα μέλη της Re-Wind αναζητούν ποικίλους τρόπους για να το πετύχουν αυτό.
Κατά τη διάρκεια του χρόνου της ως φοιτήτρια διδακτορικού στο University College Cork, η Angie Nagle διεξήγαγε έρευνα σχετικά με την επαναχρησιμοποίηση των πτερυγίων του στροβίλου. Συνίδρυσε την BladeBridge, μια εταιρεία που ιδρύθηκε στα τέλη του περασμένου έτους για να εμπορευματοποιήσει το concept. Πιστεύει ότι υπάρχει ένα δίκτυο έτοιμο να αρχίσει να αγοράζει αυτές τις γέφυρες, ιδιαίτερα μέσω των τοπικών αρχών και των αναπτυξιακών εταιρειών.
Αν οι γέφυρες χρησιμοποιούν επαναχρησιμοποιούμενα πτερύγια τουρμπίνας, θα μπορέσουν να προσθέσουν το δικό τους «λιθαράκι» στην αντιμετώπιση των εκπομπών CO2. Η Cork BladeBridge βρέθηκε να έχει 20% λιγότερο ενσωματωμένο άνθρακα από μια συμβατική ισοδύναμη γέφυρα, καθώς οι λεπίδες αντικαθιστούν τον χάλυβα ως τα κύρια φέροντα στοιχεία. Αλλά η Nagle παραδέχεται ότι είναι μικρότερο ποσοστό από ό,τι αναμενόταν. «Αυτό οφείλεται στο ότι χρησιμοποιήσαμε χάλυβα για το κατάστρωμα», λέει. «Αν πάμε σε ένα ξύλινο κατάστρωμα, ο άνθρακας θα ήταν χαμηλότερος».
Υπάρχουν πρώιμες ενδείξεις ότι αυτές η κατασκευή τους θα είναι οικονομική, δεδομένου του ιδιαίτερα χαμηλού κόστους της γέφυρας Draperstown. Αυτό το όφελος ενισχύεται από το γεγονός ότι η δωρεά λεπίδων είναι συνηθισμένη, καθώς τα αιολικά πάρκα χρεώνονται έως και 10.000 € ανά λεπίδα, ώστε να πραγματοποιηθεί η αφαίρεση και η αποτέφρωσή τους.
Ο στόχος είναι να παραχθούν αρκετά στοιχεία, ώστε να πειστούν οι κατασκευαστές, οι μηχανικοί και οι αρχιτέκτονες ότι οι λεπίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά και να αποδώσουν σύμφωνα με τις προδιαγραφές, γεγονός που συνεπάγεται την αποτελεσματική χρήση τους σε νέες υποδομές.
www.worldenergynews.gr
