Kullanım ömrü dolmuş rüzgar türbin kanatlarının geri dönüşüm ve geri kazanım seçeneklerinin değerlendirilmesi
Assessment of recycling and recovery options of end-of-life wind turbine blades
- Tez No: 931518
- Danışmanlar: PROF. DR. SİBEL BAŞAKÇILARDAN KABAKCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Dünya genelinde rüzgâr enerjisi yatırımlarının büyümesiyle, hizmet dışı kalan rüzgâr türbinleri bir çevre sorunu haline gelmektedir. Ortalama 25-30 yıllık ömürlerine ulaştıklarında, atık yönetim stratejileri gerektirir. Rüzgâr enerjisi sistemlerinin yaklaşık %85'i geri dönüştürülebilirken, %15'lik kısım ağırlık olarak türbin kanatlarından oluşmaktadır. Türbini kanatları cam elyaf, termoset reçineler, balsa ağacı, yapıştırıcılar ve kaplamalar içermektedir. Bu kanatların karmaşık yapıları ve biyolojik olarak parçalanamaması atık yönetimini zorlaştırsa da yeniden kullanım, geri dönüşüm ve geri kazanım için çeşitli çözümler mevcuttur. Geri dönüşüm ve geri kazanım hedefleyen yöntemler temelde mekanik, kimyasal ve termal olarak üçe ayrılmaktadır. Bu yöntemler arasında piroliz; sentez gazı, piroliz yağı ve pirokok elde etmeye imkan vermesi sebebiyle önemlidir. Mevcut çalışma, gerçek türbin kanadı örneğinden alınarak yapılmıştır. Ağırlıklı olarak yanma profili ve karakteristikleri ile piroliz profili ve karakteristikleri üzerine durulmuştur. Elde edilen sonuçlar atık türbin kanatlarının geri dönüşüm ve kazanımında ekonomiye ve sürdürülebilirliğe önemli katkı sağlayacaktır. Ayrıca bu çalışmada, Birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Amaçlarından Amaç 7- Erişilebilir ve Temiz Enerji, Amaç 9- Sanayi, Yenilikçilik ve Altyapı, Amaç 12- Sorumlu Üretim ve Tüketim, Amaç 13- İklim Eylemi gibi amaçlar desteklenmektedir. Bu tez çalışmasında, taşlanarak toz haline getirilmiş türbin kanadına önce karakterizasyon işlemi yapılmıştır. Bu karakterizasyonda atık türbin kanadının elementel analizi, kül içeriği, ısıl değeri ve yapısı incelenmiştir. Daha sonra piroliz profili ve karakteristiklerini çıkarmak üzere hem termogravimetrik yöntemle hem de tüp fırın kullanılarak piroliz yapılmıştır. Pirolize ait karakteristik sıcaklıklar, dönüşüm ve ürünlerin karakterizasyonu ayrı ayrı çıkarılmıştır. Yanma profili ve karakteristiklerini çıkarmak üzere termogravimetrik yöntem uygulanmıştır. Ayrıca yanma sonrası oluşan kül yapısal olarak da incelenmiştir. Çalışmada çeşitli analizler yapılmıştır ve elde edilen bulgular tartışılmıştır. Atık türbin kanat örneklerinin ortalama üst ısıl değeri 11.95 MJ/kg olup çimento fabrikalarında alternatif hammadde ya da ek yakıt olarak kullanılması için gerekli olan minimum şartı sağlamaktadır. Piroliz yağında ağırlıklı olarak Bisfenol A ve türevleri bulunmakta olup, az miktarda esterler ve benzoatlar vardır. Ortalama pirokok verimi %61.73'tür. Atık türbin kanadının yanma profili üç kademelidir, kütle kaybının en fazla görüldüğü sıcaklık 200 ℃-400℃ arasındadır. Hizmet ömrünü dolduran rüzgar türbin kanatlarının ya da diğer bir ifadeyle atık rüzgar türbin kanatlarının geri kazanımı araştırmaya açık, birçok detayın aynı anda düşünülmesini gerektiren ve sürdürülebilir bir yaklaşımla yönetilmesi gereken bir sorundur. Mevcut çalışma, gelecekte yapılacak birçok çalışmaya da referans olacaktır. Ayrıca, atık türbin kanatlarının yönetimi ülkemizde henüz tam olarak tanımlanmamış olması nedeniyle bu alanda da çalışmaların yapılması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
With the global growth of wind energy investments, decommissioned wind turbines are becoming an environmental concern. Upon reaching their average lifespan of 25–30 years, they require waste management strategies. While approximately 85% of wind energy systems are recyclable, the remaining 15% mainly consists of turbine blades. These blades are composed of glass fiber, thermoset resins, balsa wood, adhesives, and coatings. Although the complex structure and non-biodegradability of these blades pose challenges for waste management, various solutions are available for reuse, recycling, and recovery. Recycling and recovery methods are generally classified into three categories: mechanical, chemical, and thermal processes. Among these methods, pyrolysis is particularly significant as it enables the production of syngas, pyrolysis oil, and char. This study was conducted using a real turbine blade sample. The primary focus was on the combustion profile and characteristics, as well as the pyrolysis profile and characteristics. The results obtained will provide significant contributions to both economic and sustainability aspects of waste turbine blade recycling and recovery. Additionally, this study aligns with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), specifically Goal 7 – Affordable and Clean Energy, Goal 9 – Industry, Innovation, and Infrastructure, Goal 12 – Responsible Consumption and Production, and Goal 13 – Climate Action. In this thesis, a turbine blade, ground into powder, was first subjected to a characterization process. This characterization involved elemental analysis, ash content determination, calorific value measurement, and structural analysis of the waste turbine blade. Subsequently, pyrolysis was performed using both thermogravimetric analysis and a tube furnace to determine the pyrolysis profile and characteristics. Characteristic pyrolysis temperatures, conversion rates, and product characterization were separately examined. The combustion profile and characteristics were also determined using thermogravimetric analysis, and the structural properties of the ash formed after combustion were analyzed. Various analyses were conducted in this study, and the findings were discussed in detail. The average higher heating value (HHV) of the waste turbine blade samples was found to be 11.95 MJ/kg, meeting the minimum requirement for use as an alternative raw material or supplementary fuel in cement factories. The pyrolysis oil primarily contained bisphenol A and its derivatives, with small amounts of esters and benzoates. The average char yield was 61.73%. The combustion profile of the waste turbine blade exhibited three stages, with the highest mass loss occurring between 200°C and 400°C. The recovery of end-of-life wind turbine blades, or in other words, waste wind turbine blades, remains an open research topic that requires a holistic approach and must be managed with sustainability in mind. This study will serve as a reference for many future studies. Additionally, since the management of waste turbine blades has not yet been fully defined in our country, further research in this field is necessary.
Benzer Tezler
- Uzun cam elyaf katkılı polipropilen kompozit atıklarının geri dönüşümü ve değerlendirilmesi
Recycling and evaluation of long glass fiber reinforced polypropylene composite wastes
EZGİ SÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENNUR DENİZ
DR. AREF CEVAHİR
- NMC/LCO/LMO tipi lityum-iyon bataryaların siyah kütlesinden kritik metallerin geri kazanımı
Recovery of critical metals from black mass of NMC/LCO/LMO type lithium-ion batteries
HALİDE NUR DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FIRAT BURAT
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Çeyiz ve buluntu kumaşların kullanımının sanata yansıması
Reflection of the use of dowry and found fabrics on art
FATMA RABİA KALYONCUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Güzel SanatlarMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Sanat Dalı
PROF. HAKAN GÜRSOYTRAK
- Balastlı ve balastsız hatlarda betonarme traverslerin kullanımı ve üretiminin irdelenmesi
Examination of the use and production of reinforced concrete sleeper in ballasted and unbalasted lines
BUĞRAHAN SELVİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Belediyelerdeki iş makineleri ve İstanbul Büyükşehir Belediyesi örneği
Work machines in municipalities and the example of Istanbul Metropolitan Municipality
HAKAN ERGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ ÇAYKUN ALPASLAN