Mengapakah turbin angin perlu menggunakan unsur nadir bumi?

[iklan_1]

Turbin angin menjana elektrik menggunakan magnet kekal, yang sangat berkuasa tetapi mengandungi unsur nadir bumi yang sukar dilombong dan dikitar semula.

Turbin angin biasanya dilengkapi dengan magnet kekal, yang menggunakan unsur nadir bumi. Foto: Rabih Shasha — Banyak turbin angin dilengkapi dengan magnet kekal, sebahagiannya menggunakan unsur nadir bumi. Foto: *Rabih Shasha*

Dari perspektif alam sekitar, turbin angin merupakan satu tawaran yang murah, lapor IFL Science pada 3 Mac. Ia mempunyai tempoh bayaran balik – masa yang diperlukan oleh turbin untuk menyediakan tenaga bersih yang mencukupi bagi mengimbangi pencemaran yang dihasilkannya semasa pengeluaran – kurang daripada setahun. Ia hampir tidak menghasilkan pencemaran semasa beroperasi dan juga sangat cekap; satu turbin boleh membekalkan kuasa kepada kira-kira 940 rumah Amerika purata sebulan.

Walau bagaimanapun, turbin angin sukar dikitar semula, termasuk komponen nadir bumi di dalamnya. "Pada masa ini, setahu kami, hampir tiada unsur nadir bumi daripada turbin angin dikitar semula," kata Tyler Christoffel, ketua pegawai teknologi di Pejabat Teknologi Tenaga Angin, Jabatan Tenaga A.S.

Statistik ini tidak mengejutkan. Di peringkat global , pakar menganggarkan bahawa kurang daripada 1% unsur nadir bumi – termasuk bahan seperti serium, lantanum dan neodymium – dikitar semula. Unsur nadir bumi, seperti namanya, sangat sukar ditemui dalam kuantiti yang berguna.

Biasanya, logam tertumpu di kerak Bumi disebabkan oleh pelbagai proses geologi, seperti aliran lava, aktiviti hidroterma dan pembentukan gunung. Walau bagaimanapun, sifat kimia luar biasa unsur nadir bumi bermakna ia biasanya tidak tertumpu bersama di bawah keadaan khusus ini. Kesan nadir bumi bertaburan di seluruh planet, menjadikan pengekstrakannya kurang cekap.

Kadangkala, persekitaran bawah tanah yang berasid boleh meningkatkan sedikit jumlah unsur nadir bumi di lokasi tertentu. Walau bagaimanapun, mencari lokasi ini hanyalah cabaran pertama. Proses pengekstrakan seterusnya juga rumit disebabkan oleh kesukaran yang melampau dalam mengasingkan unsur-unsur tulen. Pada masa ini, China menyumbang kira-kira 70% daripada pengeluaran nadir bumi dunia.

Unsur nadir bumi menjadi semakin penting. Ia memainkan peranan penting dalam pelbagai bidang, daripada aplikasi perindustrian hinggalah peranti peribadi seperti komputer riba dan telefon pintar. Sudah tentu, ia juga terdapat dalam turbin angin.

"Semasa ia berputar, bilah turbin angin menghasilkan tenaga kinetik. Penjana magnet kekal menukarkan tenaga kinetik ini kepada tenaga elektrik melalui interaksi dua magnet kekal terkutub songsang," tulis Kristin Vekasi, seorang profesor madya di Universiti Maine, dalam satu kajian pada tahun 2022.

"Magnet lain juga boleh melakukan tugas yang sama, tetapi magnet kekal mempunyai banyak kelebihan seperti kecekapan yang lebih tinggi, saiz yang lebih kecil, kurang bahagian bergerak yang boleh pecah, dan tidak memerlukan pengecasan luaran. Angin akan melakukan kerja tersebut," jelasnya.

Unsur nadir bumi terdapat dalam magnet ini, selalunya neodymium atau samarium. Ini adalah magnet terkuat yang terdapat pada masa ini, tetapi ia tidak boleh dimusnahkan. Ia boleh kehilangan daya kemagnetannya disebabkan oleh terlalu panas, kakisan, hentaman tidak sengaja atau masalah medan magnet. Oleh itu, proses membaik pulih turbin angin—menggantikan komponen lama, menaik taraf bahagian seperti penjana dan menggantikan magnet nadir bumi—hampir berterusan.

Bagi menangani masalah ini, Jabatan Tenaga A.S. telah melancarkan pertandingan tahun lepas untuk mencari penyelesaian kitar semula yang berkesan untuk komponen turbin. Bulan lalu, 20 pasukan pemenang daripada fasa pertama pertandingan telah diumumkan, termasuk empat pasukan yang menumpukan pada kitar semula magnet.

Ketika A.S. melabur lebih banyak dalam kuasa angin dan teknologi berasaskan nadir bumi terus berkembang, kitar semula nadir bumi akan menjadi isu yang lebih mendesak, menurut Christoffel. "Anugerah ini membantu memajukan beberapa teknologi kitar semula yang boleh membawa kepada cara penggunaan magnet yang lebih cekap sumber dan rendah pelepasan," katanya.

Kha Thao (Menurut Sains IFL )

[iklan_2]
Pautan sumber