فولاد، باد و برق

معدن و توسعه: قدرت و پتانسیل انرژی باد به‌عنوان بازاری برای فولاد، بعضی از تولیدکنندگان را بر آن داشته که به تولید و طراحی اختصاصی در این بخش بپردازند، چون فولاد کاربرد وسیعی در صنعت ساخت توربین‌های بادی دارد. 

به گزارش متال بولتن، بیشترین میزان فولاد در برج نگهدارنده توپی و تیغه‌های رتور و نیز گهواره قاب چرخ‌دنده، شافت‌های موتور و یک ژنراتور یا آلترناتور (در ارتفاع لازم) مصرف می‌شود. حدود 90 درصد تمام برج‌های توربین‌های بادی لوله‌هایی هستند که از ورق سنگین فولادی ساخته می‌شود که در گذشته برای تولید مقاطع مخروطی‌شکل با ضخامت‌های مختلف (65ـ8 میلیمتری) استفاده می‌شد. در تجهیزات دریایی باید پلیت ضخیم‌تر و قوی‌تر استفاده شود. 

ارتفاع توپی و اقطار رتور همواره بزرگ‌تر شده و در 20 سال گذشته از حدود 50 متر به یکصد متر (دو برابر) افزایش پیدا کرده است. تولید برق هر توربین در همین مدت تقریبا به سه برابر افزایش پیدا کرده، به‌طوری که هم‌اکنون 2 تا 3 مگاوات و در مواقعی حتی غالبا واحدهای بزرگ‌تری نصب می‌شوند. 

قاب‌ها، شبکه‌ها و برج‌های فولاد گالوانیزه گرم غوطه‌ور برای توپی تا ارتفاع 160 متر استفاده می‌شود. فناوری‌های گوناگونی برای فونداسیون استفاده می‌شود. معمولا بتون مسلح فولادی در خشکی استفاده می‌شود، اما فناوری‌های متعدد و پیچیده‌تری مانند سطل مکش، منوپول، تری ال تتراپور، پوشش و شناوری ابداع شده که در آب‌هایی با اعماق متفاوت مصرف می‌شوند. 

توپی‌های روتور از چدن یا فولاد فورج شده ساخته می‌شود. فولاد را می‌توان برای ساخت قابل گهواره، استاتور و ماشین‌آلات مصرف کرد، اما فولادهای الکتریکی در تولید ژنراتورها مصرف می‌شود. 

باید در اینجا اضافه کرد که در ساخت تمام این قطعات فولاد، به مقادیر گوناگونی به کار می‌رود، گهواره‌ها حدودا 300 تن وزن دارند. برج‌های بادی زمینی معمولا 150 تن فولاد در ساخت آن به‌کار می‌رود. برای ساخت سکوهای شناور شش ضلعی دریایی به قطر 480 متر که چندین توربین را حمل می‌کند و ظرفیت تولید آن 54 مگاوات است 25 تا 30 هزار تن فولاد مصرف می‌شود. 


رشد بازار 

شورای جهانی انرژی باد (GWEC) اطلاعات جامعی را در خصوص برق بادی جهانی جمع‌آوری کرده و تحلیل دقیقی از وضعیت کنونی و چشم‌انداز آن در این صنعت در گزارش سال 2011 خود ارایه کرده است. 

بر اساس این گزارش در سال 2011 حدودا 6 درصد تاسیسات جدیدتر نسبت به سال قبل آن عمدتا در کشورهای خارج از حوزه OECD افزایش پیدا کرده و به نظر می‌رسد که این روند در حال حاضر تداوم دارد. 
کل ظرفیت برق بادی نصب شده در جهان هم‌اکنون 238 گیگاوات است که در سال 2011 کل رشد بازار آن در جهان به 21 درصد رسید. ظرفیت جدید چین سال گذشته به 6/17 گیگاوات رسید که بالاتر از هر کشور دیگری مانند آمریکا (8/6 گیگاوات به ظرفیت برق بادی خود در سال گذشته اضافه کرده‌اند. 

پیش‌بینی می‌شود که در چهار سال آینده کل ظرفیت نصب شده سالانه افزایش پیدا کند، اما درصد نرخ رشد سالانه کل ظرفیت احتمالا در همین مدت به‌طور یکنواخت کاهش پیدا کند. با وجود این‌که وضعیت قابل بازیافت انرژی باید و آثار کم کربن آن مزیت خوبی را به آن داده، اما تا حدی مقاومت‌های محلی برای نصب تاسیسات جدید و مشکلات تامین منابع مالی و عدم حمایت‌های دولتی برای هر کدام از آنها چشم‌انداز بازار آن را پیچیده کرده است. 

شورای جهانی انرژی باد (GWEC) امسال نگران آینده نبود حمایت دولت‌ها از صنعت انرژی باد بخصوص در آمریکا (بزرگ‌ترین تغییر در نگاه به آینده) است. سایر مسائل در این گزارش مربوط به موضوعات شبکه‌ای در چین، قانون مالیاتی در هند، مسائل مربوط به گام‌های رشد دریایی در اروپا و ناآرامی‌های سیاسی در خاورمیانه است. 


ضایعات فلزی نیروگاه‌های بادی از کار افتاده 

با وجود این‌که در حال حاضر تمرکز جهانی روی صنعت تولید برق توسط باد رو به رشد است، حجم و زمان جریان احتمالی ضایعات فلزی از تاسیسات نیروگاه‌های بادی از کارافتاده در پایان عمر آن به‌طور طبیعی همواره مورد علاقه صنعت قراضه بوده است. پتانسیل رشد آن بالا است. 

مزارع بادی قدیمی‌تر در کالیفرنیا در حال حاضر مجددا به توربین مجهز شده‌اند که توربین‌های جدید جایگزین توربین‌های قدیم شده و با پیشرفت فناوری توربین‌های بادی، روند در جهت استفاده از توربین‌های کمتر، بزرگ‌تر و کارآمدتر برای تولید همان مقدار برق ادامه دارد. 

صنعت توربین‌سازی بسرعت در حال رشد است که می‌توان در 10 سال آینده به توربین‌های پیشرفته‌تر و کارآمدتری برای تولید برق بیشتری از باد در نیروگاه‌های بادی دست یافت. 

معمولا عمر یک مزرعه بادی که توربین‌ها در آنجا نصب می‌شوند 20 تا 30 سال است. پس از این مدت باید تجهیزات قدیم را به ضایعات تبدیل کرده و یا این‌که امکانات کنونی را با فناوری جدید مجهز کرد. 

زمانی‌که سایت‌ها بازسازی می‌شوند برج‌های قدیمی را برمی‌دارند و فونداسیون آن به‌جای می‌ماند و توربین‌ها به بازار دست دوم فروخته می‌شود و اوراق نمی‌شود. 

اوراق کردن تجهیزات سایت‌های دریایی بسیار متفاوت از خشکی است، اما چون نصب تجهیزات دریایی در همین اواخر شروع شده، انجمن انرژی بادی اروپا می‌گوید: تا قبل از سال 2028 هیچ سایت نیروگاه بادی دریایی بهره‌برداری نخواهد شد که قرار است پس از سال مذکور 259 مگاوات نیروگاه بادی راه‌اندازی شود، اگرچه این گزینه بسیار خوبی برای کشورهای اروپایی به علت کثرت جمعیت است، اما نیروگاه بادی دریایی در این قاره 2 درصد کمتر از ظرفیت نصب شده آن در جهان است. حتی خوشبینانه‌ترین پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که تا سال 2020 بیش از 10 درصد ظرفیت نصب شده جهانی آن نخواهد بود. 

کشور آلمان در حال حاضر از نظر نصب ظرفیت نیروگاه‌های بادی در اروپا در مقام نخست قرار دارد. تا پایان سال 2011 این کشور 29 گیگاوات ظرفیت برق بادی احداث کرده که 30 درصد ظرفیت اروپاست و هم‌اکنون 22 هزار توربین بادی در حال بهره‌برداری دارد. سیاست دولت آلمان این است که 80 درصد کل برق کشور باید تا سال 2050 از طریق منابع تجدیدپذیر تامین شود. رسیدن به این هدف نیازمند به تولید برق از طرق گوناگون و نیز بستن نیروگاه‌های اتمی کنونی است. انرژی باد بالغ بر 8/7 درصد مصرف خالص برق آلمان را در سال گذشته به خود اختصاص داده است. 

پیش‌بینی می‌شود، بیشترین تولید برق آلمان از انرژی‌های تجدیدپذیر، از جمله از طریق باد خواهد بود و بر همین اساس به طور تخمینی برای رسیدن به برنامه باید در سال 2050 حدود 147 هزار توربین بادی خشکی و 9 هزار توربین بادی دریایی داشته باشد که در نهایت نیازمند 115 میلیون تن آهن و فولاد است. 
با فرض بر این‌که عمر هر توربین بادی 20 سال باشد (بدون در نظر گرفتن طول عمر فیزیکی توربین) از سال 2020 به بعد ضایعات زیادی جمع خواهد شد. 

اگر 5ـ4 درصد از کل ظرفیت توربین بادی نصب شده در آلمان سالانه به ضایعات تبدیل شود و فرض بر این‌که حدودا یکصد تن قراضه به ازای هر مگاوات برق برای یک تاسیسات زمینی برای باقیمانده این دهه و اوایل دهه آتی به دست آید، ضایعات حاصله از توربین‌های بادی مازاد در آلمان نسبتا محدود خواهد شد، اما اگر این کشور از سیاست انرژی قابل بازیافت استفاده کند، قراضه حاصل از این منبع می‌تواند تا سال 2030 به بیش از یک میلیون تن در سال برسد. جالب توجه خواهد بود که ببینیم اثر در دسترس بودن مجوز فضا و برنامه‌ریزی برای ساخت توربین، توسعه شبکه سراسری برق، کنترل مرکزی تعرفه‌های برق روی تحول خط‌مشی تولید برق در آلمان در آینده چه خواهد بود.