Вятърната енергия в преход: Рециклирането като възможност, а не като проблем – Какво всъщност се случва с вятърните турбини, след като вече не работят?

Митът за вятърната енергия е развенчан: Защо старите роторни лопатки вече не са проблем с отпадъците

Този въпрос засяга както поддръжниците, така и критиците на вятърната енергия. След около 20 до 25 години вятърните турбини достигат края на своя икономически живот. Рециклирането на повечето компоненти е сравнително лесно – стоманата, медта и бетонът могат да бъдат рециклирани с помощта на установени процеси. Основното предизвикателство е свързано с роторните лопатки, които са изработени от композитни материали, които са трудни за разделяне.

Какви количества роторни лопатки трябва да бъдат рециклирани в Германия?

Германия е изправена пред значителна вълна от извеждане от експлоатация на вятърни турбини. В началото на 2020/2021 година 20-годишната преференциална тарифа по Закона за възобновяемите енергийни източници (EEG) приключи за приблизително 5200 вятърни турбини, като до края на 2025 г. ще бъдат демонтирани още 8000 турбини. Според оценки на индустрията, до 2030 г. ще трябва да бъдат демонтирани около 25 000 роторни лопатки, което съответства на приблизително 400 000 тона материал.

Тези материали се състоят предимно от пластмаса, подсилена със стъклени влакна (GFRP), издръжлив, но технически труден композитен материал за рециклиране. Лопатките на ротора представляват само около 5% от общото тегло на вятърната турбина, докато до 90% от останалите компоненти вече могат да бъдат върнати в установени цикли за рециклиране.

Какви специфични процеси за рециклиране вече съществуват?

Индустрията е разработила четири основни пътя за рециклиране, някои от които вече са установени в промишлен мащаб:

Механично-термичният процес използва циментови заводи като места за рециклиране. Компании като Holcim вече са внедрили успешни концепции. При този процес роторните лопатки първо се раздробяват; стъклените влакна заместват агрегатите, а компонентите на смолата осигуряват енергия за производствения процес на цимент. Този метод вече е индустриално мащабируем и икономически утвърден.

Доскоро циментовият завод Lägerdorf на Holcim GmbH в Шлезвиг-Холщайн използваше нарязани лопатки на вятърни турбини като заместител на горивото. Това термично рециклиране намалява емисиите на CO2, като замества изкопаемите горива. Използването на 1000 тона рециклирана пластмаса, подсилена със фибростъкло (FRP), може да спести до 450 тона въглища, 200 тона тебешир и 200 тона пясък.

Как работи химическото рециклиране на роторни лопатки?

Процесите на химическо рециклиране, като пиролиза и солволиза, все още са в процес на разработка, но показват обещаващи подходи. Тези процеси разделят композитните материали на основните им компоненти, което позволява възстановяването на стъклени влакна и смоли.

Пиролизата е особено подходяща за отделяне на влакна от термореактивни полимерни матрици. При този процес дебелостенните влакнести композитни структури на роторните лопатки се обработват при високи температури в инертна атмосфера. След подходяща обработка, възстановените влакна могат да бъдат използвани повторно в промишлени приложения.

Изследователският проект RE_SORT разработва нови технологии за пиролиза, специално за дебелостенни влакнести композитни структури с дебелина на стените до 150 мм, като тези, използвани в роторните лопатки. В допълнение към рециклираните влакна, получените пиролизни масла и газове могат да се използват и в промишлеността.

Какво означава „проектиране за рециклиране“ за съвременните роторни лопатки?

Вятърната индустрия вече работи върху роторни лопатки, които са фундаментално рециклируеми за бъдещи турбини. Siemens Gamesa разработи решение, наречено RecyclableBlade, което се предлага на пазара от 2022 г.

Тези рециклируеми остриета използват специална технология за смола, която позволява пълно възстановяване на материалите в края на техния жизнен цикъл. Потапянето в разтвор на мека киселина води до разтваряне на смолата при повишени температури, което позволява отделянето на фибростъкло, смола, дърво и метал за повторна употреба в други индустрии.

Първият търговски офшорен проект, използващ тези рециклируеми роторни лопатки, беше реализиран през 2022 г. във вятърния парк Каскаси в Германия. RWE, операторът, вече използва и 132 рециклируеми роторни лопатки в проекта в София.

Каква роля играе Вестас в кръговата икономика?

Vestas следва систематичен подход към целта си за турбини с нулеви отпадъци до 2040 г. Компанията работи по две паралелни инициативи: DecomBlades за съществуващи роторни лопатки и CETEC за бъдещи решения за кръгова икономика.

Проектът CETEC (Кръгова икономика за термореактивни епоксидни композити) разработва метод за химическо рециклиране, който разгражда епоксидните смоли до техните основни компоненти. След това те могат да бъдат използвани повторно в производството на нови роторни лопатки, създавайки напълно кръгова система.

В момента турбините Vestas са 85% рециклируеми. Рециклируемостта на лопатките трябва да се увеличи до 50% до 2025 г. и до 100% до 2030 г.

Какви креативни подходи за рециклиране има?

В допълнение към процесите на промишлено рециклиране, се появяват иновативни проекти за рециклиране, които директно трансформират изведените от експлоатация роторни лопатки в нови приложения. Холандската компания BladeMade преобразува роторните лопатки в улично обзавеждане, детски площадки, автобусни спирки и инфраструктура.

Тези приложения използват уникалните свойства на роторните лопатки: те са изключително издръжливи, устойчиви на атмосферни влияния, вандалоустойчиви и имат отличителен дизайн. Една роторна лопатка може да бъде нарязана на сегменти за различни приложения – най-здравата част се използва като носеща конструкция, върхът като пейка, а заоблените части като саксии.

Например, 200 роторни лопатки могат да се използват за изграждането на шумоизолационна бариера с дължина един километър. Тези проекти спестяват до 90 процента емисии на CO2 в сравнение с конвенционалните материали и дават на роторните лопатки втори живот от 50 до 100 години.

Колко материал всъщност се губи чрез абразия?

Износването на роторните лопатки е често обсъждана тема, но въздействието ѝ е управляемо. Според Fraunhofer IWES, ерозията води до приблизително от 0,1 до 5 кг загуба на материал на роторна лопатка годишно, в зависимост от местоположението, покритието и натоварването от вятър.

Тези стойности са сравними с други технически системи – гума на камион губи около 2 кг материал на всеки 10 000 изминати км. Офшорните инсталации са предмет на особено строги екологични разпоредби, включително документиране и редовни проверки.

Fraunhofer IWES разработва методи за изпитване за оценка на различни покривни системи и работи върху оптимизирани филми и бои, за да минимизира загубите, свързани с ерозията, като същевременно подобрява аеродинамичните свойства.

Ново: Патент от САЩ – Инсталирайте слънчеви паркове до 30% по-евтино и 40% по-бързо и лесно – с обяснителни видеоклипове! - Изображение: Xpert.Digital

В основата на това технологично подобрение е умишленото отклонение от конвенционалния монтаж със скоби, който е стандартът от десетилетия. Новата, по-ефективна от гледна точка на времето и разходите система за монтаж се справя с това с фундаментално различна, по-интелигентна концепция. Вместо модулите да се затягат в определени точки, те се вкарват в непрекъсната, специално оформена носеща релса и се задържат здраво на място. Тази конструкция гарантира, че всички сили – независимо дали става въпрос за статични натоварвания от сняг или динамични натоварвания от вятър – се разпределят равномерно по цялата дължина на рамката на модула.

Повече информация тук:

• Щракване вместо завинтване: Тази гениална система изгражда слънчеви паркове с 40% по-бързо и революционизира енергийния преход

Какви стандарти и норми регулират рециклирането на вятърна енергия?

С DIN SPEC 4866 индустрията създаде първия си унифициран стандарт за устойчиво демонтиране и рециклиране на вятърни турбини. Тази спецификация е разработена през 2020 г. от 25 експерти от индустрията, науката и държавните агенции и определя изискванията за целия процес на демонтиране.

RDRWind eV (Индустриална асоциация за обновяване, демонтиране и рециклиране на вятърни турбини) инициира този стандарт и понастоящем работи върху цялостен DIN стандарт, както и върху знак за качество за процесите на демонтиране. Целта е да се създаде прозрачност и сравнимост по отношение на качеството, изискванията за безопасност и екологичната съвместимост.

Как се развива инфраструктурата за рециклиране?

Инфраструктурата за рециклиране непрекъснато се разширява. Компании като neocomp GmbH в Бремен вече управляват инсталации за раздробяване с капацитет до 120 000 тона отпадъчен стъклопласт годишно. Тези инсталации могат лесно да се справят с генерираните количества и вече преработват приблизително 30 000 тона годишно.

Европейски инициативи като проекта DecomBlades обединяват експертния опит по цялата верига на стойността. Десет партньори по проекта работят заедно по комерсиализацията на устойчиви технологии за рециклиране на роторни лопатки.

Какво точно се случва с рециклираните материали?

Рециклираните материали имат разнообразни приложения. Стъклените влакна от механично рециклиране се използват като заместител на пясъка в производството на цимент, докато органичните компоненти служат като заместител на въглищата. Тези методи за съвместна обработка директно заместват изкопаемите суровини.

Процесите на химическо рециклиране произвеждат продукти с по-високо качество. Възстановените влакна могат да бъдат използвани повторно в приложения за влакнести композити след подходяща обработка. Пиролизните масла се използват като химически суровини, докато пиролизните газове могат да се използват за производство на енергия.

Процесът Siemens Gamesa RecyclableBlade дори позволява възстановяване на материалите в оригиналното им качество. Отделените компоненти – смола, фибростъкло и дърво – могат да бъдат използвани в нови продукти, като например корпуси или монитори, без загуба на качество.

Какви предизвикателства остават?

Въпреки напредъка, остават предизвикателства. Процесите на химическо рециклиране все още са в пилотен етап и етап на мащабиране и трябва да докажат своята промишлена жизнеспособност. Икономическата жизнеспособност на различните процеси зависи силно от регионалната инфраструктура и цените на суровините.

Офшорните инсталации представляват допълнителни логистични предизвикателства, тъй като роторните лопатки първо трябва да бъдат транспортирани до брега. Координацията между различните заинтересовани страни – от операторите на инсталации и компаниите за извеждане от експлоатация до фирмите за рециклиране – изисква стандартизирани процеси.

Как ще се развива рециклирането в бъдеще?

Тенденцията очевидно се насочва към кръгова икономика. Производители като Siemens Gamesa и Vestas са си поставили обвързващи цели за напълно рециклируеми турбини – Siemens Gamesa до 2040 г., Vestas също до 2040 г.

Изследват се нови материали, базирани на възобновяеми ресурси. Учените работят върху биобазирани леки материали, изработени от конопени влакна и масло от конопено семе за бъдещи роторни лопатки. Това би могло коренно да опрости рециклирането.

Европейската агенция за околна среда работи по общоевропейска забрана за депониране на роторни лопатки, която би изисквала всички изведени от експлоатация лопатки да бъдат използвани повторно, рециклирани или оползотворени. Това би създало допълнителни стимули за иновативни решения за рециклиране.

Кои икономически аспекти са от значение?

Рециклирането се развива от разходен фактор до бизнес възможност. Компании като Holcim използват проекта BLADES2BUILD, за да се възползват от нови източници на суровини, като същевременно намаляват емисиите си на CO2. Предвидимите цени за обезвреждане осигуряват на операторите на инсталации сигурност при планирането.

Проектите за рециклиране показват, че от това, което се счита за отпадък, могат да се създават висококачествени продукти. BladeMade например може да произведе 5% от общото си производство на детски площадки, автобусни спирки и улично обзавеждане от рециклирани роторни лопатки.

Как се представя Германия в международен план?

Германия играе пионерска роля в рециклирането на вятърна енергия. DIN SPEC 4866 се счита за международен референтен стандарт и е достъпен на английски език. Германски изследователски институции като Fraunhofer IWES и IFAM разработват водещи технологии за рециклиране.

Германия е лидер в Европа по разширяване на вятърната енергия – през първата половина на 2025 г. тук са инсталирани нови вятърни турбини с капацитет от 2,2 гигавата, повече отколкото във всяка друга европейска страна. Това създава както по-голяма нужда от рециклиране, така и по-силен иновационен импулс.

Какво означава това за бъдещето на вятърната енергия?

Тези разработки показват, че вятърната енергия е не само щадяща климата по време на експлоатация, но може да се управлява отговорно и след употреба. Комбинацията от установени процеси за термично оползотворяване, нововъзникващи технологии за химическо рециклиране, иновативни подходи за преработка и напълно рециклируеми нови разработки предлага цялостно решение.

Индустрията активно инвестира в научноизследователска и развойна дейност, установяват се стандарти, а регулаторната рамка се развива към кръгова икономика. Това, което в момента се счита за предизвикателство, все повече се превръща във възможност за нови бизнес модели и вериги за създаване на стойност.

По този начин вятърната енергия е пример за това как една индустрия може проактивно да поеме отговорност за целия жизнен цикъл на продукта, създавайки както екологични, така и икономически ползи. Следователно роторните лопатки вече не са проблем с отпадъците, а се превръщат в ценна суровина за бъдещето.

НОВО: Готови за монтаж соларни системи! Тази патентована иновация значително ускорява вашия проект за изграждане на соларни системи

Същността на иновацията на ModuRack се крие в отклонението от конвенционалното закрепване със скоби. Вместо скоби, модулите се поставят и задържат на място от непрекъсната носеща шина.

Повече информация тук:

• НОВО: Готови за монтаж соларни системи! Тази патентована иновация значително ускорява вашия проект за изграждане на соларни системи

От индустриални фотоволтаични системи на покрива до соларни паркове и по-големи соларни паркинги

☑️ Нашият бизнес език е английски или немски

☑️ НОВО: Кореспонденция на родния ви език!

Konrad Wolfenstein

Аз и моят екип с удоволствие ще бъдем на ваше разположение като ваш личен съветник.

Можете да се свържете с мен, като попълните формата за контакт тук или просто ми се обадите на +49 89 89 674 804 ( Мюнхен) . Моят имейл адрес е: [email protected]

Очаквам с нетърпение нашия съвместен проект.

☑️ EPC услуги (инженеринг, снабдяване и строителство)

☑️ Разработване на проекти „до ключ“: Разработване на проекти за слънчева енергия от началото до края

☑️ Анализ на обекта, проектиране на системата, монтаж, въвеждане в експлоатация, поддръжка и поддръжка

☑️ Финансист на проекта или посредник на доставчици на капитал