מדוע טורבינות רוח צריכות להשתמש באדמה נדירה?

[מודעה_1]

טורבינות רוח מייצרות חשמל באמצעות מגנטים קבועים, שהם בעלי עוצמה רבה אך מכילים חומרים נדירים שקשה לכרות ולמחזר.

טורבינות רוח מצוידות לרוב במגנטים קבועים, המשתמשים במגנטים נדירים. צילום: רביך שאשא — טורבינות רוח רבות מצוידות במגנטים קבועים, המשתמשים במגנטים נדירים. צילום: *רביך שאשא*

מבחינה סביבתית, טורבינות רוח הן מציאה, כך דיווח IFL Science ב-3 במרץ. יש להן "תקופת החזר" - הזמן שלוקח לטורבינה לספק מספיק אנרגיה נקייה כדי לקזז את הזיהום הנוצר כתוצאה מייצורה - של פחות משנה. הן כמעט ולא מייצרות זיהום בזמן הפעולה, והן גם יעילות מאוד - טורבינה אחת יכולה להפעיל כ-940 בתים אמריקאים ממוצעים בכל חודש.

אבל טורבינות רוח ידועות לשמצה כקשות למחזור, כולל את החומרים הנדירות שבתוכן. "כרגע, למיטב ידיעתנו, כמעט אף חומר נדירות מטורבינות רוח אינו ממוחזר", אמר טיילר כריסטופל, מנהל הטכנולוגיה הראשי במשרד טכנולוגיות אנרגיית הרוח של משרד האנרגיה האמריקאי.

נתון זה אינו מפתיע. ברחבי העולם , מומחים מעריכים כי פחות מ-1% מיסודות אדמה נדירים - חומרים כמו צריום, לנתנום וניאודימיום - ממוחזרים. יסודות אדמה נדירים, כפי שהשם מרמז, קשים מאוד למצוא בכמויות שימושיות.

בדרך כלל, מתכות מצטברות בקרום כדור הארץ עקב תהליכים גיאולוגיים שונים, כגון זרמי לבה, פעילות הידרותרמית ובניית הרים. עם זאת, התכונות הכימיות יוצאות הדופן של יסודות אדמה נדירה גורמות לכך שהם בדרך כלל אינם מצטברים יחד בתנאים מיוחדים אלה. עקבות של אדמה נדירה מפוזרים ברחבי כדור הארץ, מה שהופך את מיצויהן ללא יעיל.

לעיתים, סביבות תת-קרקעיות חומציות יכולות לייצר רמות מעט גבוהות יותר של יסודות אדמה נדירים במקומות מסוימים. עם זאת, מציאת מיקומים אלה היא רק האתגר הראשון. כרייה מסובכת גם בשל הקושי בהפקת יסודות טהורים. נכון לעכשיו, סין אחראית לכ-70% מייצור אדמה נדירה בעולם.

יסודות אדמה נדירים הופכים לחשובים יותר ויותר. הם ממלאים תפקיד חיוני בכל דבר, החל מיישומים תעשייתיים ועד מכשירים אישיים כמו מחשבים ניידים וסמארטפונים. כמובן שהם קיימים גם בטורבינות רוח.

"כאשר להבי טורבינת הרוח מסתובבים, הם מייצרים אנרגיה קינטית. גנרטור מגנט קבוע ממיר אנרגיה קינטית זו לחשמל באמצעות אינטראקציה של שני מגנטים קבועים בעלי קוטביות מנוגדת", כתבה קריסטין וקאסי, פרופסור חבר באוניברסיטת מיין, במחקר משנת 2022.

"מגנטים אחרים יכולים לעשות את העבודה, אבל למגנטים קבועים יש יתרונות רבים, כולל יעילות גבוהה יותר, גודל קטן יותר, פחות חלקים נעים שעלולים להישבר, וחוסר צורך בטעינה חיצונית. הרוח עושה את כל העבודה", היא מסבירה.

יסודות אדמה נדירים נמצאים במגנטים אלה עצמם, בדרך כלל ניאודימיום או סמריום. אלו הם המגנטים החזקים ביותר שקיימים, אך הם אינם בלתי ניתנים להריסה. הם עלולים לאבד את המגנטיות שלהם עקב התחממות יתר, קורוזיה, פגיעה מקרית או בעיות בשדה מגנטי. כתוצאה מכך, שיפוץ טורבינות רוח - החלפת רכיבים ישנים, שדרוג רכיבים כמו גנרטורים והחלפת מגנטים של אדמה נדירה - הוא תהליך כמעט קבוע.

כדי לטפל בבעיה זו, משרד האנרגיה האמריקאי השיק בשנה שעברה תחרות למציאת דרכים יעילות למחזור רכיבי טורבינות. בחודש שעבר הוכרזו 20 הזוכים בשלב הראשון של התחרות, ארבעה מהם התמקדו במחזור מגנטים.

ככל שארה"ב משקיעה יותר באנרגיית רוח וטכנולוגיות מבוססות אדמה נדירה ממשיכות להתפתח, מיחזור אדמה נדירה יהפוך לנושא דחוף הרבה יותר, לדברי כריסטופל. "פרס זה מסייע לקדם טכנולוגיות מיחזור מסוימות שיכולות להוביל לשימוש במגנטים שדורש פחות משאבים ועם פליטות נמוכות יותר", אמר.

ת'או טאו (על פי IFL Science )

[מודעה_2]
קישור למקור