Větrné turbíny vyrábějí elektřinu pomocí permanentních magnetů, které jsou extrémně silné, ale obsahují prvky vzácných zemin, které se obtížně těží a recyklují.
Mnoho větrných turbín je vybaveno permanentními magnety, z nichž některé využívají prvky vzácných zemin. Foto: Rabih Shasha
Z hlediska životního prostředí jsou větrné turbíny výhodnou investicí, informovala 3. března společnost IFL Science. Jejich návratnost – doba, za kterou turbína dodá dostatek čisté energie k vyrovnání znečištění, které generuje během výroby – je kratší než rok. Během provozu neprodukují prakticky žádné znečištění a jsou také vysoce účinné; jedna turbína dokáže měsíčně zásobovat energií přibližně 940 průměrných amerických domácností.
Větrné turbíny se však obtížně recyklují, a to včetně součástí ze vzácných zemin, které se v nich nacházejí. „V současné době se podle našich znalostí prakticky žádné prvky vzácných zemin z větrných turbín nerecyklují,“ uvedl Tyler Christoffel, hlavní technologický ředitel Úřadu pro technologie větrné energie amerického ministerstva energetiky.
Tato statistika není překvapivá. Odborníci odhadují, že celosvětově se recykluje méně než 1 % prvků vzácných zemin – včetně látek, jako je cer, lanthan a neodym. Prvky vzácných zemin, jak jejich název napovídá, je velmi obtížné najít v užitečném množství.
Kovy se obvykle koncentrují v zemské kůře v důsledku různých geologických procesů, jako jsou lávové proudy, hydrotermální aktivita a tvorba hor. Neobvyklé chemické vlastnosti prvků vzácných zemin však znamenají, že se za těchto specifických podmínek obvykle nekoncentrují pohromadě. Stopy vzácných zemin jsou rozptýleny po celé planetě, což snižuje jejich účinnost.
Kyselé podzemní prostředí může občas mírně zvýšit množství prvků vzácných zemin na určitých místech. Nalezení těchto míst je však pouze první výzvou. Následný proces extrakce je také komplikovaný kvůli extrémní obtížnosti oddělení čistých prvků. V současné době se Čína podílí přibližně 70 % na světové produkci vzácných zemin.
Prvky vzácných zemin nabývají na stále větším významu. Hrají zásadní roli v mnoha oblastech, od průmyslových aplikací až po osobní zařízení, jako jsou notebooky a chytré telefony. Samozřejmě se nacházejí i ve větrných turbínách.
„Při otáčení lopatek větrných turbín generují kinetickou energii. Generátory s permanentními magnety přeměňují tuto kinetickou energii na elektrickou energii interakcí dvou inverzně polarizovaných permanentních magnetů,“ napsala ve studii z roku 2022 Kristin Vekasi, docentka na Univerzitě v Maine.
„Stejný úkol mohou vykonávat i jiné magnety, ale permanentní magnety mají mnoho výhod, jako je vyšší účinnost, menší velikost, méně pohyblivých částí, které se mohou zlomit, a žádná potřeba externího nabíjení. Práci udělá vítr,“ vysvětlila.
V těchto magnetech jsou přítomny prvky vzácných zemin, často neodym nebo samarium. Jsou to nejsilnější magnety, které jsou v současnosti k dispozici, ale nejsou nezničitelné. Svůj magnetismus mohou ztratit v důsledku přehřátí, koroze, náhodných nárazů nebo problémů s magnetickým polem. Proto je proces renovace větrných turbín – výměna starých součástí, modernizace dílů, jako jsou generátory, a výměna magnetů ze vzácných zemin – téměř neustálý.
Aby se tento problém vyřešil, vyhlásilo americké ministerstvo energetiky loni soutěž o efektivní řešení recyklace součástí turbín. Minulý měsíc bylo vyhlášeno 20 vítězných týmů z první fáze soutěže, včetně čtyř týmů zaměřených na recyklaci magnetů.
Vzhledem k tomu, že USA více investují do větrné energie a technologie založené na vzácných zeminách se dále rozvíjejí, stane se recyklace vzácných zemin mnohem naléhavějším problémem, uvádí Christoffel. „Toto ocenění pomáhá rozvíjet řadu recyklačních technologií, které by mohly vést k efektivnějším způsobům využití magnetů s nižšími emisemi,“ řekl.
Thu Thao (podle IFL Science )
Zdrojový odkaz
Komentář (0)