Windturbines met directe aandrijving zijn goed voor een derde van alle windenergieproductie. Vergeleken met andere windenergietechnologieën hebben ze een hogere energieopbrengst en lagere onderhoudsvereisten, wat betekent dat ze in de sector van offshore windenergie de voorkeur genieten. Voor het gebruik van direct aangedreven turbines zijn permanente magneten nodig - en het verkrijgen van deze magneten wordt steeds ingewikkelder.
Ondanks het groene imago van windturbines hebben de huidige methoden om permanente magneten te produceren onhoudbare en potentieel gevaarlijke gevolgen voor de planeet. Een Europees technologiebedrijf denkt echter dat het een oplossing voor deze problemen heeft gevonden. Seren Technologies Limited heeft een technologie ontwikkeld die permanente magneten recycleert. Om permanente magneten te produceren is een hulpbron nodig die bekend staat als 'zeldzame aardmetalen' - en 90% van de zeldzame aardmetalen wordt geleverd door China. Maar de huidige toestand van de markt vormt om een aantal redenen een bedreiging voor de toekomst van windturbines met directe aandrijving.
Gevolgen voor het milieu
Ten eerste veroorzaakt de mijnbouw van zeldzame aardmetalen bijna een ton per ton giftig en radioactief afval, waardoor het milieu in China en de omliggende regio in gevaar komt. De milieuregelgeving is in China niet zo streng als in de Verenigde Staten of Europa, waardoor het voor China, althans sinds enige tijd, mogelijk is om deze metalen tegen veel lagere kosten te produceren dan in de rest van de wereld. In 2015 werd in een nieuwsbericht van de BBC een beschrijving gegeven van sterk vervuilde meren op de site van één van China's belangrijkste zeldzame aardmetalen. Vier jaar later doet China nu inspanningen om de gevolgen voor het milieu aan te pakken, maar nu de vraag naar zeldzame aardmetalen uit de rest van de wereld zo groot is, staat het land voor een enorme uitdaging. Alsof de gevolgen voor het milieu al niet voldoende dilemma’s met zich mee zouden brengen voor de direct aangedreven windturbines in het Westen, dan zou de handelsoorlog tussen de Verenigde Staten en China wel eens het einde kunnen betekenen van het gebruik van zeldzame aardmetalen.
De handelsoorlog tussen de VS en China
De Verenigde Staten zouden voor 80% van hun import van zeldzame aardmetalen afhankelijk zijn van China, wat de huidige administratie van Trump ertoe aanzet de levering te aanzien als een bedreiging voor de binnenlandse veiligheid en voert handelsheffingen in op de uitvoer van zeldzame aardmetalen als een manier om gebruik te maken van een binnenlandse oplossing. Globaal gezien gebruikt ongeveer een derde van de windturbines directe aandrijfsystemen, met elke turbine die voorzien is tot 1 metrische ton aan permanente magneten. Sommige van deze magneten worden tijdens de ontmanteling eruit gehaald en verder verkocht voor gereviseerde turbines, maar op een gegeven moment zullen ze het einde van de levensduur van de turbine bereiken.
Het precedent tot nu toe is dat deze magneten worden gerecycleerd met ferrometalen, waardoor de zeldzame aardelementen verloren gaan en onherstelbaar zijn. Hierdoor raken de natuurlijke hulpbronnen in de wereld uitgeput en wordt de door China gecontroleerde Westerse toeleveringsketen verder uitgebreid. Eerder dit jaar heeft China zijn export van zeldzame aardmetalen verminderd, waardoor de prijs exponentieel is gestegen. En in de huidige handelsoorlog tussen China en het Westen zal dit scenario zich waarschijnlijk snel herhalen.
Wat zijn zeldzame aardmetalen?
"Zeldzame aardmetalen" is de naam die aan een groep van 17 metalen in het periodiek systeem van elementen wordt gegeven. De naam is enigszins misleidend omdat ze niet echt zeldzaam zijn, maar in feite zijn ze relatief in overvloed aanwezig. Hun zeldzaamheid ligt in het feit dat ze slechts in lage concentraties worden aangetroffen in afgelegen delen van de wereld, zoals in Binnen-Mongolië, en dat ze zowel gevaarlijk als duur zijn om te verwerken.
Tot de recente berichtgeving in de media over zeldzame aardmetalen in het kader van de handelsbesprekingen tussen de VS en China, waren de meeste mensen zich niet bewust van de belangrijke rol die zeldzame aardmetalen in onze moderne wereld spelen. Ze hebben de technologie lichter, kleiner en krachtiger gemaakt dan ooit tevoren en zijn vitale componenten zitten in duizenden technologische toepassingen, van flatscreen-tv's, tablets en smartphones tot militaire verdedigingssystemen zoals radar en sonar. Het is geen wonder dat de huidige vraag naar zeldzame aardmetalen in de moderne wereld niet wordt gedekt door het huidige aanbod, vooral niet door de complexiteit van de situatie in China.
Zonder zeldzame aardmetalen zouden er geen permanente magneten voor de windturbines met directe aandrijving zijn, en dit is de situatie waarin het Westen zich bevindt. Maar Seren Technologies Limited heeft stappen gezet in de richting van een economisch en ecologisch duurzamer pad, nu het bedrijf zich voorbereidt op de commercialisering van zijn technologie.
Een haalbare manier om te recycleren
De door Seren ontwikkelde technologie is gericht op het scheiden van zeldzame aardmetalen van elkaar. De scheiding is de cruciale factor voor zeldzame aardelementen, omdat hun chemische samenstelling zeer gelijkaardig is. Het scheiden van elkaar vereist momenteel intensieve, inefficiënte en milieubelastende processen. Daarom is de recyclage van zeldzame aardmetalen een beperkte activiteit die de afhankelijkheid van de wereld van China zou kunnen verminderen.
De nieuwe processen van Seren bieden een efficiënte, ongevaarlijke en economisch haalbare manier van recycleren. Bovendien zijn de processen en technologie toepasbaar op de mijnbouw van zeldzame aardmetalen en verbeteren ze de efficiëntie van de huidige praktijken drastisch en openen ze nieuwe gebieden voor de mijnbouw. Voor de windturbinesector is dit bemoedigend nieuws, want veel van de direct aangedreven windturbines hebben een operationele levensduur van 20 tot 30 jaar, en dit is momenteel een tijd waarin veel van deze turbines het risico lopen te worden ontmanteld. Met dit soort technologie die Seren beschikbaar stelt voor het recycleren van permanente magneten biedt de westerse direct drive windturbinesector echter een nieuwe kans om door te gaan en duurzaam te zijn.
