Větrná energie v transformaci: Recyklace jako příležitost spíše než problém – Co se vlastně děje s větrnými turbínami po jejich opotřebení?

Vyvrácení mýtu o větrné energii: Proč staré rotorové listy již nejsou problémem s odpadem

Tato otázka se týká jak zastánců, tak i kritiků větrné energie. Po zhruba 20 až 25 letech dosáhnou větrné turbíny konce své ekonomické životnosti. Recyklace většiny součástí je již nyní jednoduchá – ocel, měď a beton lze recyklovat zavedenými způsoby. Hlavní výzvou jsou listy rotoru, které jsou vyrobeny z kompozitních materiálů, které se obtížně oddělují.

Kolik rotorových listů je třeba v Německu recyklovat?

Německo čelí výrazné vlně demontáží. Na přelomu let 2020/2021 skončila 20letá dotace EEG pro přibližně 5 200 větrných turbín a do konce roku 2025 bude následovat dalších 8 000 turbín. Podle odhadů odvětví bude muset být do roku 2030 demontováno přibližně 25 000 rotorových listů, což odpovídá přibližně 400 000 tunám materiálu.

Tyto materiály jsou z velké části vyrobeny z plastu vyztuženého skelnými vlákny (GRP), což je odolný, ale náročný kompozitní materiál. Lopatky rotoru tvoří pouze asi 5 procent celkové hmotnosti větrné turbíny, zatímco až 90 procent ostatních komponentů lze již recyklovat v zavedených recyklačních cyklech.

Jaké specifické recyklační procesy již existují?

Toto odvětví vyvinulo čtyři hlavní recyklační cesty, z nichž některé jsou již průmyslově zavedené:

Mechanicko-termický proces využívá cementárny jako recyklační místa. Společnosti jako Holcim již implementovaly úspěšné koncepty. Lopatky rotoru se nejprve rozdrtí, skleněná vlákna nahradí kamenivo a pryskyřičné složky dodávají energii pro proces výroby cementu. Tato metoda je již průmyslově škálovatelná a ekonomicky zavedená.

Cementárna Lägerdorf společnosti Holcim GmbH ve Šlesvicku-Holštýnsku nedávno recyklovala drcené lopatky větrných turbín jako náhradní palivo. Tento proces tepelné recyklace může snížit emise CO2 nahrazením fosilních paliv. Použitím 1 000 tun recyklovaného sklolaminátu lze ušetřit až 450 tun uhlí, 200 tun křídy a 200 tun písku.

Jak funguje chemická recyklace rotorových listů?

Chemické recyklační procesy, jako je pyrolýza a solvolýza, jsou stále ve vývoji, ale vykazují slibný potenciál. Tyto procesy oddělují kompozity na jejich základní složky, což umožňuje recyklaci skleněných vláken a pryskyřic.

Pyrolýza je obzvláště vhodná pro oddělování vláken z termosetových plastových matric. Silnostěnné vláknité kompozitní struktury rotorových lopatek se zpracovávají za vysokých teplot v inertní atmosféře. Získaná vlákna lze po vhodném zpracování znovu použít v průmyslu.

Výzkumný projekt RE_SORT vyvíjí nové technologie pyrolýzy speciálně pro silnostěnné vláknité kompozitní struktury s tloušťkou stěny až 150 mm, jako jsou ty, které se nacházejí v lopatkách rotorů. Kromě recyklovaných vláken lze průmyslově recyklovat i výsledné pyrolýzní oleje a pyrolýzní plyny.

Co znamená konstrukce s ohledem na recyklaci pro moderní rotorové listy?

Větrný průmysl již pracuje na zásadně recyklovatelných rotorových listech pro budoucí turbíny. Společnost Siemens Gamesa vyvinula řešení s názvem RecyclableBlade, které je komerčně dostupné od roku 2022.

Tyto recyklovatelné čepele využívají speciální technologii pryskyřice, která umožňuje plnou recyklaci materiálů na konci jejich životnosti. Ponoření do mírného kyselého roztoku pryskyřice se při zvýšených teplotách rozpouští, což umožňuje oddělení skleněných vláken, pryskyřice, dřeva a kovu a jejich opětovné použití v jiných průmyslových odvětvích.

První komerční projekt na moři s využitím těchto recyklovatelných rotorových listů byl realizován v roce 2022 v německé větrné farmě Kaskasi. Společnost RWE jako provozovatel nyní také používá 132 RecyclableBlades pro projekt v Sofii.

Jakou roli hraje Vestas v cirkulární ekonomice?

Společnost Vestas uplatňuje systematický přístup k dosažení svého cíle bezodpadových turbín do roku 2040. Společnost pracuje na dvou paralelních iniciativách: DecomBlades pro stávající rotorové listy a CETEC pro budoucí řešení cirkulární ekonomiky.

Projekt CETEC (Circular Economy for Thermosets Epoxy Composites – Kruhová ekonomika pro termosetové epoxidové kompozity) vyvíjí metodu chemické recyklace, která rozkládá epoxidové pryskyřice na jejich základní složky. Ty pak lze znovu použít při výrobě nových rotorových listů, čímž vzniká plně kruhový systém.

Turbíny Vestas jsou v současnosti z 85 procent recyklovatelné. Očekává se, že recyklovatelnost lopatek vzroste do roku 2025 na 50 procent a do roku 2030 na 100 procent.

Jaké existují kreativní přístupy k upcyklaci?

Kromě průmyslových recyklačních procesů se objevují inovativní projekty upcyklace, které přímo transformují použité rotorové listy do nových aplikací. Nizozemská společnost BladeMade transformuje rotorové listy do pouličního mobiliáře, hřišť, autobusových zastávk a infrastrukturních projektů.

Tyto aplikace využívají speciálních vlastností rotorových listů: Jsou extrémně odolné, odolné vůči povětrnostním vlivům, vandalům a mají charakteristický design. Jeden rotorový list lze rozřezat na segmenty pro různé účely – nejsilnější část se používá jako nosná konstrukce, špička jako lavička a zaoblené části jako květináče.

Například 200 rotorových listů lze použít k vybudování kilometrové protihlukové bariéry. Tyto projekty snižují emise CO2 až o 90 procent ve srovnání s konvenčními materiály a prodlužují životnost rotorových listů na 50 až 100 let.

Kolik materiálu se ve skutečnosti ztrácí oděrem?

Opotřebení rotorových listů je často diskutovaným tématem, ale jeho rozměry jsou zvládnutelné. Podle Fraunhofer IWES způsobuje eroze přibližně 0,1 až 5 kg úbytku materiálu na rotorový list za rok, v závislosti na umístění, povrchové úpravě a zatížení větrem.

Tyto hodnoty jsou srovnatelné s jinými technickými systémy – pneumatika nákladního vozidla ztrácí přibližně 2 kg materiálu na 10 000 km jízdy. Instalace na moři podléhají obzvláště přísným environmentálním předpisům, které vyžadují dokumentaci a pravidelné kontroly.

Fraunhofer IWES vyvíjí zkušební metody pro hodnocení různých nátěrových systémů a pracuje na optimalizovaných filmech a povlacích s cílem minimalizovat ztráty způsobené erozí a zároveň zlepšit aerodynamické vlastnosti.

Novinka: Patent z USA – Instalace solárních parků až o 30 % levnější a o 40 % rychlejší a snazší – s vysvětlujícími videi! - Obrázek: Xpert.Digital

Jádrem tohoto technologického pokroku je záměrný odklon od konvenčního upevnění pomocí svěrek, které bylo standardem po celá desetiletí. Nový, časově i nákladově efektivnější montážní systém řeší tento problém zásadně odlišným, inteligentnějším konceptem. Místo upínání modulů v konkrétních bodech se tyto vkládají do souvislé, speciálně tvarované nosné lišty a bezpečně se drží. Tato konstrukce zajišťuje, že všechny vznikající síly – ať už se jedná o statické zatížení od sněhu nebo dynamické zatížení od větru – jsou rovnoměrně rozloženy po celé délce rámu modulu.

Více o tom zde:

• Klikání místo šroubování: Tento důmyslný systém staví solární parky o 40 % rychleji a způsobuje revoluci v energetické transformaci

Které normy a standardy upravují recyklaci větrné energie?

Normou DIN SPEC 4866 průmysl poprvé vytvořil jednotný standard pro udržitelnou demontáž a recyklaci větrných turbín. Tato specifikace byla vyvinuta v roce 2020 25 odborníky z průmyslu, akademické obce a vládních agentur a definuje požadavky na celý proces demontáže.

RDRWind eV (Průmyslová asociace pro repowering, demontáž a recyklaci větrných turbín) iniciovala tuto normu a nyní pracuje na komplexní normě DIN a značce kvality pro procesy demontáže. Cílem je vytvořit transparentnost a srovnatelnost z hlediska kvality, bezpečnostních požadavků a environmentální kompatibility.

Jak se vyvíjí recyklační infrastruktura?

Recyklační infrastruktura se neustále rozšiřuje. Společnosti jako neocomp GmbH v Brémách již provozují drticí zařízení s kapacitou až 120 000 tun použitého sklolaminátu ročně. Tato zařízení snadno zvládnou výsledné objemy a v současné době zpracovávají přibližně 30 000 tun ročně.

Evropské iniciativy, jako je projekt DecomBlades, sdružují odborné znalosti v celém hodnotovém řetězci. Deset projektových partnerů spolupracuje na komercializaci udržitelných recyklačních technologií pro rotorové listy.

Co se přesně děje s recyklovanými materiály?

Recyklované materiály nacházejí širokou škálu uplatnění. Skleněná vlákna z mechanické recyklace se používají jako náhrada písku při výrobě cementu, zatímco organické složky slouží jako náhrada uhlí. Tyto metody společného zpracování přímo nahrazují fosilní suroviny.

Procesy chemické recyklace produkují produkty vyšší kvality. Získaná vlákna lze po vhodném zpracování znovu použít ve vláknitých kompozitních aplikacích. Pyrolýzní oleje se používají jako chemické suroviny, zatímco pyrolýzní plyny lze využít k výrobě energie.

Proces Siemens Gamesa RecyclableBlade dokonce umožňuje regeneraci materiálů v jejich původní kvalitě. Oddělené komponenty – pryskyřice, sklolaminát a dřevo – lze bez ztráty kvality použít v nových produktech, jako jsou kufry nebo kryty monitorů.

Jaké výzvy stále přetrvávají?

Navzdory pokroku přetrvávají výzvy. Procesy chemické recyklace jsou stále ve fázi pilotního a rozšiřujícího se projektu a dosud neprokázaly svou průmyslovou životaschopnost. Ekonomická životaschopnost různých procesů silně závisí na regionální infrastruktuře a cenách surovin.

Pobřežní turbíny představují další logistické výzvy, protože listy rotoru musí být nejprve přepraveny na pevninu. Koordinace mezi různými zúčastněnými stranami – od provozovatelů turbín až po demontážní společnosti a recyklační firmy – vyžaduje standardizované procesy.

Jak se bude recyklace dále vyvíjet?

Trend jednoznačně směřuje k cirkulární ekonomice. Výrobci jako Siemens Gamesa a Vestas si stanovili závazné cíle pro plně recyklovatelné turbíny – Siemens Gamesa do roku 2040, Vestas také do roku 2040.

Výzkum se věnuje novým materiálům založeným na obnovitelných surovinách. Vědci pracují na biomateriálech vyrobených z konopných vláken a konopného oleje pro budoucí rotorové listy. Ty by mohly zásadně zjednodušit recyklaci.

Evropská agentura pro životní prostředí pracuje na celoevropském zákazu likvidace rotorových listů, který by vyžadoval opětovné použití, recyklaci nebo využití všech vyřazených listů. To vytváří další pobídku pro inovativní recyklační řešení.

Které ekonomické aspekty jsou relevantní?

Recyklace se z nákladového faktoru stává obchodní příležitostí. Společnosti jako Holcim využívají v rámci projektu BLADES2BUILD nové zdroje surovin a zároveň snižují své emise CO2. Předvídatelné náklady na likvidaci poskytují provozovatelům zařízení jistotu plánování.

Projekty upcyklace ukazují, že z údajného odpadu lze vyrábět vysoce kvalitní produkty. Například BladeMade dokáže z recyklovaných rotorových listů vyrobit 5 procent celkové produkce hřišť, autobusových zastávek a pouličního mobiliáře.

Jak si Německo vede v mezinárodním srovnání?

Německo se ujímá průkopnické role v recyklaci větrné energie. Norma DIN SPEC 4866 je považována za mezinárodní standard a je k dispozici v angličtině. Německé výzkumné instituce, jako jsou Fraunhofer IWES a IFAM, vyvíjejí přední recyklační technologie.

Německo je v Evropě lídrem v oblasti expanze větrné energie – v první polovině roku 2025 zde byly postaveny nové turbíny s výkonem 2,2 gigawattů, což je více než v kterékoli jiné evropské zemi. To vytváří jak větší potřebu recyklace, tak silnější dynamiku inovací.

Co to znamená pro budoucnost větrné energie?

Tento vývoj ukazuje, že větrná energie je nejen šetrná ke klimatu během provozu, ale že s ní lze zodpovědně nakládat i po jejím využití. Kombinace zavedených procesů termické recyklace, nově vznikajících technologií chemické recyklace, inovativních přístupů k upcyklaci a plně recyklovatelných nových vývojů nabízí komplexní řešení.

Průmysl aktivně investuje do výzkumu a vývoje, zavádějí se normy a regulační rámec se vyvíjí směrem k cirkulární ekonomice. Co je dnes stále považováno za výzvu, se stále více stává příležitostí pro nové obchodní modely a hodnotové řetězce.

Větrná energie tak ukazuje, jak může průmysl proaktivně převzít odpovědnost za celý životní cyklus produktu a vytvořit tak ekologické i ekonomické výhody. Rotorové listy tak již nejsou problémem s odpadem, ale stávají se cennou surovinou pro budoucnost.

NOVINKA: Solární systémy připravené k instalaci! Tato patentovaná inovace výrazně urychluje výstavbu vašich solárních systémů

Srdcem inovace ModuRack je odklon od konvenčního upevnění pomocí svorek. Místo svorek se moduly vkládají a drží na místě pomocí souvislé nosné lišty.

Více o tom zde:

• NOVINKA: Solární systémy připravené k instalaci! Tato patentovaná inovace výrazně urychluje výstavbu vašich solárních systémů

Od průmyslové střechy PV po solární parky po větší solární parkovací místa

☑️ Naším obchodním jazykem je angličtina nebo němčina

☑️ NOVINKA: Korespondence ve vašem národním jazyce!

Konrad Wolfenstein

Rád vám a mému týmu posloužím jako osobní poradce.

Kontaktovat mě můžete vyplněním kontaktního formuláře nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) . Moje e-mailová adresa je: wolfenstein ∂ xpert.digital

Těším se na náš společný projekt.

☑ Služby EPC (inženýrství, zadávání veřejných zakázek a konstrukce)

☑ Vývoj projektu na klíč: Vývoj projektů sluneční energie od začátku do konce

☑ Analýza polohy, návrh systému, instalace, uvedení do provozu, jakož i údržba a podpora

☑ Financiér projektu nebo umístění investorů