Rüzgar türbinlerinde neden nadir toprak elementleri kullanılmalıdır?

Rüzgâr türbinleri, son derece güçlü olan ancak çıkarılması ve geri dönüştürülmesi zor olan nadir toprak elementleri içeren kalıcı mıknatıslar kullanarak elektrik üretir.

Rüzgar türbinleri genellikle nadir toprak elementleri kullanan kalıcı mıknatıslarla donatılmıştır. Fotoğraf: Rabih Şaşa — Birçok rüzgar türbini, nadir toprak elementleri kullanan kalıcı mıknatıslarla donatılmıştır. Fotoğraf: *Rabih Shasha*

IFL Science dergisinin 3 Mart tarihli sayısında, rüzgar türbinlerinin çevresel açıdan uygun fiyatlı olduğu belirtiliyor. Bir türbinin, üretiminin yol açtığı kirliliği telafi edecek kadar temiz enerji sağlaması için gereken süre olan "geri ödeme süresi" bir yıldan az. Çalışırken neredeyse hiç kirlilik yaratmazlar ve aynı zamanda çok verimlidirler; tek bir türbin her ay ortalama 940 Amerikan evine elektrik sağlayabilir.

Ancak rüzgâr türbinlerinin, içlerindeki nadir toprak elementleri de dahil olmak üzere, geri dönüştürülmesi oldukça zordur. ABD Enerji Bakanlığı Rüzgâr Enerjisi Teknolojileri Ofisi baş teknoloji sorumlusu Tyler Christoffel, "Bildiğimiz kadarıyla şu anda rüzgâr türbinlerinden neredeyse hiç nadir toprak elementi geri dönüştürülmüyor," dedi.

Bu istatistik şaşırtıcı değil. Uzmanlar, dünya çapında seryum, lantan ve neodim gibi nadir toprak elementlerinin %1'inden azının geri dönüştürüldüğünü tahmin ediyor. Nadir toprak elementlerini, adından da anlaşılacağı gibi, faydalı miktarlarda bulmak çok zordur.

Metaller normalde lav akıntıları, hidrotermal aktivite ve dağ oluşumu gibi çeşitli jeolojik süreçler nedeniyle Dünya kabuğunda birikir. Ancak nadir toprak elementlerinin alışılmadık kimyasal özellikleri, bu özel koşullar altında genellikle birikmedikleri anlamına gelir. Nadir toprak elementlerinin izleri gezegenin dört bir yanına dağılmış olduğundan, çıkarılmaları verimsizdir.

Bazen asidik yeraltı ortamları, belirli bölgelerde biraz daha yüksek seviyelerde nadir toprak elementleri üretebilir. Ancak bu bölgeleri bulmak yalnızca ilk zorluktur. Madencilik, saf elementlerin çıkarılmasının zorluğu nedeniyle de karmaşıktır. Şu anda Çin, dünya nadir toprak elementi üretiminin yaklaşık %70'ini karşılamaktadır.

Nadir toprak elementleri giderek daha önemli hale geliyor. Endüstriyel uygulamalardan dizüstü bilgisayarlar ve akıllı telefonlar gibi kişisel cihazlara kadar her şeyde hayati bir rol oynuyorlar. Elbette, rüzgar türbinlerinde de mevcutlar.

Maine Üniversitesi'nde doçent olan Kristin Vekasi, 2022 tarihli bir araştırmasında, "Rüzgar türbini kanatları döndükçe kinetik enerji üretir. Kalıcı mıknatıslı bir jeneratör, zıt kutuplu iki kalıcı mıknatısın etkileşimi yoluyla bu kinetik enerjiyi elektriğe dönüştürür," diye yazmıştı.

"Diğer mıknatıslar da aynı işi görebilir, ancak kalıcı mıknatısların daha yüksek verimlilik, daha küçük boyut, kırılabilecek daha az hareketli parça ve harici şarj gerektirmemesi gibi birçok avantajı vardır. Rüzgar tüm işi yapar," diye açıklıyor.

Bu mıknatısların içinde, genellikle neodimyum veya samaryum olmak üzere nadir toprak elementleri bulunur. Bunlar piyasadaki en güçlü mıknatıslardır, ancak yok edilemez değillerdir. Aşırı ısınma, korozyon, kazara darbe veya manyetik alan sorunları nedeniyle manyetizmalarını kaybedebilirler. Sonuç olarak, rüzgar türbini yenilemesi - eski parçaların değiştirilmesi, jeneratörler gibi bileşenlerin yükseltilmesi ve nadir toprak mıknatıslarının değiştirilmesi - neredeyse sürekli bir süreçtir.

ABD Enerji Bakanlığı, bu sorunu çözmek için geçen yıl türbin bileşenleri için verimli geri dönüşüm çözümleri bulmayı amaçlayan bir yarışma başlattı. Geçtiğimiz ay, yarışmanın ilk aşamasının 20 kazananı açıklandı ve bunlardan dördü mıknatıs geri dönüşümüne odaklandı.

Christoffel'e göre, ABD rüzgar enerjisine daha fazla yatırım yaptıkça ve nadir toprak elementlerine dayalı teknolojiler gelişmeye devam ettikçe, nadir toprak elementlerinin geri dönüşümü çok daha acil bir sorun haline gelecek. "Bu ödül, mıknatısların daha az kaynak tüketen ve daha düşük emisyonlu bir şekilde kullanılmasına yol açabilecek bazı geri dönüşüm teknolojilerinin tanıtımına yardımcı oluyor," dedi.

Yorum (0)