Na kampusie Politechniki Gdańskiej stanął obiekt badawczy w postaci wiaty rowerowej wykonanej z wycofanej z eksploatacji łopaty turbiny wiatrowej i innowacyjnego betonu zawierającego… zmieloną łopatę. To wynik projektu realizowanego na Wydziale Inżynierii Lądowej i Środowiska we współpracy z Wydziałem Architektury. Naukowcy pracują teraz nad przęsłem mostu dla pieszych wykonanym z tego materiału.

– Okres eksploatacji łopat turbin wiatrowych wynosi ok. 20-25 lat. Po tym czasie trafiają najczęściej na składowisko lub są zakopywane. Oczywiście stosowane są również inne metody utylizacji, takie jak piroliza, czyli rozkład termiczny w wysokiej temperaturze bez dostępu tlenu oraz solwoliza, polegająca na rozpuszczaniu materiałów w odpowiednich rozpuszczalnikach. Metody te są jednak stosunkowo energochłonne. Zaproponowaliśmy więc rozwiązanie, które wykorzystuje naturalną nośność łopaty – mówi prof. Magdalena Rucka, kierownik projektu z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska.

Jak podkreśla prof. Magdalena Rucka, łopaty turbin wiatrowych wykonane są z cennego materiału kompozytowego, który łączy wysoką wytrzymałość z niewielką masą. Składają się z wysokogatunkowych komponentów – takich jak włókna szklane lub węglowe zatopione w żywicy – a poszczególne warstwy konstrukcji oddziela rdzeń z pianki przekładkowej PET lub PVC. Dzięki takiej budowie, łopaty są stosunkowo lekkie w porównaniu do sił, które mogą przenosić. Cechuje je również wysoka trwałość i odporność na degradację, co równocześnie sprawia, że ich utylizacja stanowi poważne wyzwanie technologiczne i środowiskowe.

– Chcieliśmy wykorzystać ten materiał kompozytowy, dokonując jak najmniejszej ingerencji w jego strukturę. Dlatego w zużytej łopacie wykonaliśmy jedynie dwa cięcia poprzeczne, aby uzyskać fragment o żądanej długości, który następnie ustawiliśmy na betonowych podporach – mówi prof. Rucka. – Aby użytkownicy mogli zobaczyć, jak łopata jest skonstruowana wewnątrz, oba końce zadaszenia pokryliśmy przezroczystym materiałem. Wzdłuż profilu zadaszenia zamontowaliśmy oświetlenie LED zasilane energią pochodzącą z paneli słonecznych umieszczonych na dachu. Dzięki temu po zmroku widoczny jest charakterystyczny przekrój, który swoim kształtem przypomina profil aerodynamiczny skrzydła.

Beton bardziej odporny na zarysowania

Do budowy podpór wiaty naukowcy wykorzystali beton, w którym jako zamiennik części kruszywa grubego, zastosowano rozdrobniony materiał kompozytowy pochodzący z łopaty turbiny wiatrowej.

–Taki beton zyskuje bardzo dobre właściwości, przede wszystkim większą odporność na zarysowania, ponieważ obecność włókien korzystnie wpływa na ograniczenie powstawania i rozwoju rys – tłumaczy dr inż. Marzena Krupińska z zespołu badawczego. – Poprawiają się również inne parametry, takie jak mrozoodporność i wodoszczelność. Wyniki naszych badań są obiecujące, a opracowane receptury tego kompozytu zostaną opatentowane.

Kładka dla pieszych

Wiata rowerowa i beton to tylko część prowadzonych badań. W planie są także projekty innych elementów małej architektury, a także przęsła mostu dla pieszych.

– Docelowo zużyte łopaty turbin wiatrowych mają znaleźć zastosowanie przede wszystkim w budownictwie komunikacyjnym – mówi dr hab. inż. Mikołaj Miśkiewicz, prof. PG, który w projekcie kieruje badaniami nad oceną możliwości wykorzystania fragmentów łopat jako elementów nośnych w zastosowaniach budowlanych i infrastrukturalnych.

Jako potencjalne zastosowania większych fragmentów materiału naukowcy wymieniają także m.in. wszelkiego rodzaju zadaszenia, w tym ciągów komunikacyjnych, ogrodzenia, ścianki do wspinaczki czy konstrukcje fundamentów.

– Przewidujemy, że w Polsce, wraz z dynamicznym rozwojem energetyki wiatrowej, w tym morskiej, problem utylizacji wycofywanych z eksploatacji łopat turbin będzie narastać, podobnie jak ma to już miejsce w innych krajach Europy. Naszym celem jest opracowanie praktycznych rozwiązań, gotowych do wdrożenia w momencie, gdy skala tego wyzwania osiągnie znaczący poziom – tłumaczy prof. Magdalena Rucka. – Recykling łopat turbin wiatrowych to istotne wyzwanie, nad którym pracuje wiele ośrodków badawczych na świecie. Nadal jednak pozostaje wiele aspektów do zbadania lub takich, które można rozwiązać w nowatorski sposób, i właśnie tym zajmuje się nasz zespół – dodaje