Determination of the Most Appropriate Disposal Method for Wind Turbine Blade Waste by Fuzzy TOPSIS Method: Bandırma Case

Öz

In this study, it is aimed to determine the most appropriate method of disposal of blade waste, which is prominent in the literature, with a Multi-Criteria Decision Making method selected for wind turbines that will expire in the near future. For this purpose, the Fuzzy TOPSIS method was applied. In order to implement Fuzzy TOPSIS in the study, a questionnaire study was conducted with 5 experts in solid waste management to evaluate the relevant criteria. For the study, a wind power plant in Bandırma region, which is close to the end of its life, is taken as an example. As a result of the study, the suitability of the disposal methods of wind turbine blade wastes are as follows, reuse in art and buildings, use as aggregate in concrete, energy production in cement factories and disposal in landfills, respectively. It is thought that this study will be beneficial to wind farm operators, municipalities and turbine blade manufacturers.

Anahtar Kelimeler

• Bandırma
• Wind Turbine Blade Waste
• Fuzzy TOPSIS

Bulanık TOPSIS Yöntemiyle Rüzgar Türbin Kanat Atıkları İçin En Uygun Bertaraf Yönteminin Belirlenmesi: Bandırma Örneği

Öz

Bu çalışmada, yakın gelecekte ömrünü dolduracak rüzgar türbinleri için seçilen Çok Kriterli Karar Verme yöntemi ile literatürde öne çıkan kanat atıklarının en uygun bertaraf yönteminin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla Bulanık TOPSIS yöntemi uygulanmıştır. Çalışmada Bulanık TOPSIS'in uygulanabilmesi için katı atık yönetimi konusunda uzman 5 kişi ile ilgili kriterlerin değerlendirilmesi için anket çalışması yapılmıştır. Çalışma için Bandırma bölgesinde ömrünün sonuna yaklaşan bir rüzgar santrali örnek alınmıştır. Çalışma sonucunda, rüzgar türbini kanat atıklarının bertaraf yöntemlerinin uygunlukları sırasıyla sanat ve binalarda yeniden kullanım, betonda agreaga olarak kullanım, çimento fabrikalarında enerji üretimi ve düzenli depolama alanlarında bertaraf edilmesi şeklindedir. Bu çalışmanın rüzgar santral işletmecilerine, belediyelere ve türbin kanat üreticilerine faydalı olacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Bandırma
• Rüzgar Türbin Kanat Atıkları
• Bulanık TOPSIS

Kaynakça

1. GWEC. Global Wind Report 2023.
2. TÜREB. Türkiye Rüzgar Enerjisi İstatistik Raporu. 2023.
3. TEİAŞ. Kurulu Güç Raporları. 2022.
4. İzmir Kalkınma Ajansı “İzmir İli Rüzgâr Türbini Kanadı Geri Dönüşüm Tesisi Ön Fizibilite Raporu”. 2021.
5. Wind Europe https://windeurope.org/newsroom/press-releases/wind-industry-calls-for-europe-wide-ban-on-landfilling-turbine-blades/. [Accessed: May 1 2023]
6. Psomopoulos, Constantinos S., et al "A review of the potential for the recovery of wind turbine blade waste materials", Recycling vol. 4, no. 1. 2019.
7. L. Pu, and C.Y. Barlow, "Wind turbine blade waste in 2050", Waste Management vol. 62, pp. 229-240, 2017.
8. S. Ozturk, F. Karipoglu “Investigation of the best possible methods for wind turbine blade waste management by using GIS and FAHP: Turkey case”, Environ Sci Pollut Res vol. 30, pp. 15020–15033, 2023.

9. J.P. Jensen, and K. Skelton "Wind turbine blade recycling: Experiences, challenges and possibilities in a circular economy", Renewable and Sustainable Energy Reviews vol. 97, pp. 165-176, 2018.
10. K. Ramirez-Tejeda, D.A. Turcotte, and S. Pike "Unsustainable wind turbine blade disposal practices in the United States: A case for policy intervention and technological innovation", New Solutions: A Journal of Environmental and Occupational Health Policy vol. 26, no. 4, pp. 581-598, 2017.
11. Nagle, J. Angela et al. "A Comparative Life Cycle Assessment between landfilling and Co-Processing of waste from decommissioned Irish wind turbine blades", Journal of Cleaner Production vol. 277 p. 123321, 2020.
12. R. Fonte, and G. Xydis "Wind turbine blade recycling: An evaluation of the European market potential for recycled composite materials," Journal of environmental management vol. 287, p. 112269, 2021.
13. A. Yazdanbakhsh "Concrete with discrete slender elements from mechanically recycled wind turbine blades." Resources, Conservation and Recycling vol. 128, pp. 11-21, 2018.
14. M. Yağlıkçı, and M.S. Çeliktaş "Kompozit Rüzgâr Türbin Kanatlarının Yorulma Ömrüne ve Dayanımına Bağlı Olarak Malzeme Seçimi ve Gelecek Projeksiyonu." Mühendis ve Makina vol. 59, no. 690, pp. 27-44, 2018.
15. D.S. Cousins, et al. "Recycling glass fiber thermoplastic composites from wind turbine blades." Journal of cleaner production vol. 209, pp. 1252-1263, 2019.
16. S.H. Mamanpush, H. Li, K. Englund, and A.T. Tabatabaei “Recycled wind turbine blades as a feedstock for second generation composites”. Waste Management, vol. 76, pp. 708-714, 2018.
17. M.C.S. Ribeiro, et al. "Re-use assessment of thermoset composite wastes as aggregate and filler replacement for concrete-polymer composite materials: A case study regarding GFRP pultrusion wastes." Resources, Conservation and Recycling, vol. 104, pp. 417-426, 2015.
18. D. Baturkin, O.A. Hisseine, R. Masmoudi, A. Tagnit-Hamou, and L. Massicotte “Valorization of recycled FRP materials from wind turbine blades in concrete”. Resources, Conservation and Recycling, vol. 174, p. 105807. 2021.
19. C. Korkmazer “Çok Ölçütlü Karar Verme Yöntemleri İle Atık Bertaraf Firması Seçimi”, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir, 2015.
20. D. Hanan, S. Burnley, and D. Cooke “A Multi-Criteria Decision Analysis Assessment Of Waste Paper Management Options”, Waste Management, pp. 1-8, 2012.
21. M. Ekmekçioğlu, T. Kaya, ve C. Kahraman “Fuzzy Multicriteria Disposal Method And Site Selection For Municipal Solid Waste”, Waste Management, vol. 30, pp. 1729-1736, 2010.
22. M. Eskandari, M. Homaee, and S. Mahmodi “An Integrated Multi Criteria Approach For Landfill Siting In A Conflicting Environmental, Economical And Socio-Cultural Area”, Waste Management, vol. 32, pp. 1528-1538, 2012.
23. B. Doğan “Anaytic Hierarchy Process as a Multi Criteria Approach Model in Decision Making and Application of AHP Method For Selection of Mine Hunting Ship”, Naval Academy Command Naval Sciences And Engineering Institute, 2004.
24. H. Güner “Fuzzy AHP and the Application for A Company's Supplier Selection Problem”. Denizli: Pamukkale University Institute of Science and Technology, 2005.
25. A. Öztel “Çok kriterli karar verme sürecinde yeni bir yaklaşım”. Doktara Tezi, Gazi Üniversitesi, 156 sayfa, Ankara, 2016.
26. Y. Wang, and T.M.S. Elhag "Fuzzy TOPSIS method based on alpha level sets with an application to bridge risk assessment." Expert systems with applications vol. 31, no. 2, pp. 309-319. 2006.
27. Z. Başkaya, ve B. Öztürk “Bulanık TOPSIS Algoritması ile Yamuk Bulanık Sayıların Satış Elemanı Seçiminde Kullanılması”, Business and Economics Research Journal, vol. 2, no. 2, pp. 84-85, 2011.
28. F. Ecer “Bulanık Ortamlarda Grup Kararı Vermeye Yardımcı Bir Yöntem: Fuzzy Topsis ve Bir Uygulama”, Dokuz Eylül Üniversitesi İşletme Fakültesi Dergisi, vol. 7, no. 2, p. 78, 2006.
29. C. Chen “Extensions of the TOPSIS for Group Decision-Making under Fuzzy Environment”, Fuzzy Sets and Systems, vol. 114, no. 2, p. 10447997, 2000.
30. H. Yilmaz “Bulanık TOPSIS ve bulanık veri zarflama analizi yöntemleri ile performans ve etkinlik değerlemesi: BISTte faaliyet gösteren işletmeler üzerine bir uygulama”. Doktora Tezi. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, 2020.
31. T. Paksoy, N. Yapıcı Pehlivan, ve E. Özceylan “Bulanık Küme Teorisi”, (1. Baskı), Nobel Yayınevi, Ankara, pp. 157-158, 2013.
32. Global Wind Atlas. https://globalwindatlas.info/en [Accessed July 31 2023]
33. The Engineering Toolbox. Tools and Basic Information for Design, Engineering and Construction of Technical Application. http://www.engineeringtoolbox.com/fuels-higher-calorific-values-d_169.html. [Accessed May 1 2023].
34. Sponberg, E. “Recycling Dead Boats”. Professional Boat Builder Magazine. 1999.
35. Fayyaz, Samaneh, et al. "Sustainable end-of-life value chain scenarios for wind turbine blades." Journal of Physics: Conference Series, vol. 2507, no. 1. IOP Publishing, 2023.
36. Deeney, Peter, et al. "End-of-Life alternatives for wind turbine blades: Sustainability Indices based on the UN sustainable development goals." Resources, Conservation and Recycling vol. 171, p. 105642, 2021.