Tuuleenergia üleminekuperioodil: ringlussevõtt pigem võimalusena kui probleemina – Mis juhtub tuuleturbiinidega pärast nende ärakasutamist?

Tuuleenergia müüt kummutati: miks vanad rootorilabad enam jäätmeprobleemiks ei ole

See küsimus puudutab nii tuuleenergia pooldajaid kui ka kriitikuid. Umbes 20–25 aasta pärast jõuavad tuuleturbiinid oma majandusliku eluea lõppu. Enamiku komponentide ringlussevõtt on juba lihtne – terast, vaske ja betooni saab ringlusse võtta väljakujunenud viisidel. Peamine väljakutse seisneb rootorilabades, mis on valmistatud raskesti eraldatavatest komposiitmaterjalidest.

Mitu rootorilaba tuleb Saksamaal taaskasutada?

Saksamaa seisab silmitsi märkimisväärse demonteerimislaine. Aastavahetusel 2020/2021 lõppes umbes 5200 tuuliku 20-aastane EEG-toetus ja 2025. aasta lõpuks järgneb veel 8000 tuulikut. Tööstusharu hinnangul tuleb 2030. aastaks demonteerida ligikaudu 25 000 rootorilaba, mis vastab ligikaudu 400 000 tonnile materjalile.

Need materjalid on suures osas valmistatud klaaskiuga tugevdatud plastist (GRP), mis on vastupidav, kuid keeruline komposiitmaterjal. Rootorilabad moodustavad tuuleturbiini kogukaalust vaid umbes 5 protsenti, samas kui kuni 90 protsenti teistest komponentidest saab juba praegu taaskasutada väljakujunenud ringlussevõtu tsüklites.

Millised konkreetsed ringlussevõtuprotsessid on juba olemas?

Tööstusharu on välja töötanud neli peamist ringlussevõtu viisi, millest mõned on juba tööstuslikult sisse seatud:

Mehaanilis-termilises protsessis kasutatakse tsemenditehaseid ringlussevõtukohtadena. Ettevõtted nagu Holcim on juba edukalt kontseptsioone ellu viinud. Kõigepealt purustatakse rootorilabad, klaaskiud asendavad täitematerjale ja vaigukomponendid annavad tsemendi tootmisprotsessile energiat. See meetod on juba tööstuslikult skaleeritav ja majanduslikult tõestatud.

Holcim GmbH Lägerdorfi tsemenditehas Schleswig-Holsteinis taaskasutas hiljuti purustatud tuuleturbiinilabasid asenduskütusena. See termiline ringlussevõtu protsess aitab vähendada CO2 heitkoguseid, asendades fossiilkütuseid. 1000 tonni taaskasutatud klaaskiust plastist plastist toodete kasutamisega saab kokku hoida kuni 450 tonni kivisütt, 200 tonni kriiti ja 200 tonni liiva.

Kuidas toimib rootorilabade keemiline ringlussevõtt?

Keemilise ringlussevõtu protsessid, nagu pürolüüs ja solvolüüs, on alles väljatöötamisel, kuid näitavad paljulubavat potentsiaali. Need protsessid eraldavad komposiidid nende põhikomponentideks, võimaldades klaaskiude ja vaiku taaskasutada.

Pürolüüs on eriti sobiv kiudude eraldamiseks termoreaktiivsetest plastmaatriksitest. Rootorilabade paksuseinalisi kiudkomposiitstruktuure töödeldakse kõrgel temperatuuril inertses atmosfääris. Taaskasutatud kiude saab pärast asjakohast töötlemist tööstuslikult taaskasutada.

RE_SORT uurimisprojekt arendab uusi pürolüüsitehnoloogiaid spetsiaalselt paksuseinaliste kiudkomposiitstruktuuride jaoks, mille seinapaksus on kuni 150 mm, näiteks rootorilabades kasutatavate. Lisaks taaskasutatud kiududele saab tööstuslikult taaskasutada ka saadud pürolüüsiõlisid ja -gaase.

Mida tähendab tänapäevaste rootorilabade puhul ringlussevõtu arvestamine?

Tuuleenergiatööstus töötab juba tulevikuturbiinide jaoks põhimõtteliselt taaskasutatavate rootorilabade kallal. Siemens Gamesa on välja töötanud lahenduse nimega RecyclableBlade, mis on olnud kaubanduslikult saadaval alates 2022. aastast.

Need taaskasutatavad terad kasutavad spetsiaalset vaigutehnoloogiat, mis võimaldab materjale nende eluea lõpus täielikult taaskasutada. Kerges happelahuses lahustub vaik kõrgel temperatuuril, võimaldades klaaskiude, vaiku, puitu ja metalli eraldada ning teistes tööstusharudes taaskasutada.

Esimene kommertslik avamereprojekt, mis kasutas neid taaskasutatavaid rootorilabasid, viidi ellu Saksamaa Kaskasi tuulepargis 2022. aastal. Operaatorina kasutab RWE nüüd ka Sofia projektis 132 taaskasutatavat laba.

Milline roll on Vestasel ringmajanduses?

Vestas järgib süstemaatilist lähenemist, mille eesmärk on jäätmevabad turbiinid aastaks 2040. Ettevõte töötab kahe paralleelse algatusega: DecomBlades olemasolevate rootorilabade jaoks ja CETEC tulevaste ringmajanduse lahenduste jaoks.

CETECi projekt (Circular Economy for Termoreaktiivsed epoksükomposiitmaterjalid) arendab keemilise ringlussevõtu meetodit, mis lagundab epoksüvaigud põhikomponentideks. Neid saab seejärel uute rootorilabade tootmisel taaskasutada, luues täielikult ringmajandusega süsteemi.

Vestase turbiinid on praegu 85% ulatuses taaskasutatavad. Labade taaskasutatavus peaks 2025. aastaks suurenema 50 protsendini ja 2030. aastaks 100 protsendini.

Milliseid loomingulisi taaskasutusviise on olemas?

Lisaks tööstuslikele ringlussevõtu protsessidele on tekkimas ka uuenduslikke taaskasutusprojekte, mis muudavad kasutatud rootorilabad otse uuteks rakendusteks. Hollandi ettevõte BladeMade muudab rootorilabad tänavamööbliks, mänguväljakuteks, bussiootepaviljoniteks ja taristuprojektideks.

Need rakendused kasutavad ära rootorilabade erilisi omadusi: need on äärmiselt vastupidavad, ilmastikukindlad, vandaalikindlad ja iseloomuliku disainiga. Üksikut rootorilaba saab lõigata segmentideks erinevate rakenduste jaoks – tugevaimat osa kasutatakse kandekonstruktsioonina, otsa pingina ja ümaraid osi istutuskastidena.

Näiteks saab 200 rootorilabast ehitada ühe kilomeetri pikkuse müraseina. Need projektid vähendavad CO2-heidet tavapäraste materjalidega võrreldes kuni 90 protsenti ja annavad rootorilabadele teise eluea 50–100 aastat.

Kui palju materjali tegelikult hõõrdumise tõttu kaob?

Rootorilabade kulumine on sageli arutlusel olev teema, kuid selle mõõtmed on hallatavad. Fraunhofer IWESi andmetel põhjustab erosioon umbes 0,1–5 kg materjalikadu rootorilaba kohta aastas, olenevalt asukohast, kattest ja tuulekoormusest.

Need väärtused on võrreldavad teiste tehniliste süsteemidega – veoautorehv kaotab umbes 2 kg materjali 10 000 km läbitud sõidu kohta. Avamerepaigaldised kuuluvad eriti rangete keskkonnanõuete alla, mis nõuavad dokumenteerimist ja regulaarset kontrolli.

Fraunhofer IWES arendab katsemeetodeid erinevate kattesüsteemide hindamiseks ning töötab optimeeritud kilede ja katete kallal, et minimeerida erosiooniga seotud kadusid, parandades samal ajal aerodünaamilisi omadusi.

Uus: USA patent – ​​paigalda päikeseparke kuni 30% odavamalt ning 40% kiiremini ja lihtsamalt – selgitavate videotega! - Pilt: Xpert.Digital

Selle tehnoloogilise edasimineku keskmes on teadlik loobumine tavapärasest klambrikinnitusest, mis on olnud standardiks aastakümneid. Uus, aja- ja kulutõhusam kinnitussüsteem lahendab selle probleemi põhimõtteliselt teistsuguse ja intelligentsema kontseptsiooniga. Moodulite kindlatesse punktidesse kinnitamise asemel sisestatakse need pidevasse, spetsiaalselt vormitud tugisiini ja hoitakse kindlalt kinni. See konstruktsioon tagab, et kõik tekkivad jõud – olgu need siis lumest tulenevad staatilised koormused või tuulest tulenevad dünaamilised koormused – jaotuvad ühtlaselt kogu mooduliraami pikkusele.

Lisateavet selle kohta siin:

• Klõpsamine kruvimise asemel: see geniaalne süsteem ehitab päikeseparke 40% kiiremini ja muudab energiasiirde revolutsiooniliselt

Millised standardid ja normid reguleerivad tuuleenergia ringlussevõttu?

Standardiga DIN SPEC 4866 on tööstusharu esmakordselt loonud ühtse standardi tuulikute säästva demonteerimise ja ringlussevõtu jaoks. Selle spetsifikatsiooni töötasid 2020. aastal välja 25 tööstus-, akadeemiliste ringkondade ja valitsusasutuste eksperti ning see määratleb nõuded kogu demonteerimisprotsessile.

Selle standardi algatas RDRWind eV (tuuleturbiinide ümberehitamise, demonteerimise ja ringlussevõtu tööstusühing) ning töötab nüüd välja terviklikku DIN-standardit ja demonteerimisprotsesside kvaliteedimärki. Selle eesmärk on luua läbipaistvus ja võrreldavus kvaliteedi, ohutusnõuete ja keskkonnasõbralikkuse osas.

Kuidas ringlussevõtu infrastruktuur areneb?

Ringlussevõtu infrastruktuuri laiendatakse pidevalt. Ettevõtted nagu neocomp GmbH Bremenis käitavad juba purustusjaamu võimsusega kuni 120 000 tonni kasutatud klaaskiust plastmaterjali aastas. Need tehased saavad tekkivate mahtudega hõlpsalt hakkama ja töötlevad praegu umbes 30 000 tonni aastas.

Euroopa algatused, näiteks DecomBlades projekt, koondavad oskusteavet kogu väärtusahela ulatuses. Kümme projektipartnerit teevad koostööd rootorilabade säästva ringlussevõtu tehnoloogiate turustamise nimel.

Mis täpselt taaskasutatud materjalidega juhtub?

Taaskasutatud materjalidel on lai kasutusala. Mehaanilisest taaskasutusest saadud klaaskiude kasutatakse tsemendi tootmisel liiva asendajana, orgaanilisi komponente aga söe asendajana. Need koostöötlemismeetodid asendavad otseselt fossiilseid tooraineid.

Keemilise ringlussevõtu protsessid annavad tulemuseks kvaliteetsemad tooted. Taaskasutatud kiude saab pärast asjakohast töötlemist taaskasutada kiudkomposiitide rakendustes. Pürolüüsiõlisid kasutatakse keemilise toorainena, pürolüüsigaase aga energia tootmiseks.

Siemensi Gamesa RecyclableBlade protsess võimaldab isegi materjalide taaskasutamist nende algkvaliteedis. Eraldatud komponente – vaiku, klaaskiudu ja puitu – saab kasutada uutes toodetes, näiteks kohvrites või monitorikorpustes, ilma et see kvaliteeti kaotaks.

Millised väljakutsed endiselt eksisteerivad?

Vaatamata edusammudele on väljakutseid endiselt. Keemilise ringlussevõtu protsessid on endiselt katse- ja laiendamisetapis ning pole veel tõestanud oma tööstuslikku elujõulisust. Erinevate protsesside majanduslik elujõulisus sõltub suuresti piirkondlikust infrastruktuurist ja tooraine hindadest.

Avamere turbiinid tekitavad täiendavaid logistilisi väljakutseid, kuna rootorilabad tuleb kõigepealt maismaale transportida. Erinevate sidusrühmade – alates turbiinioperaatoritest kuni lammutus- ja ringlussevõtuettevõteteni – vaheline koordineerimine nõuab standardiseeritud protsesse.

Kuidas ringlussevõtt edasi areneb?

Suundumus liigub selgelt ringmajanduse suunas. Tootjad nagu Siemens Gamesa ja Vestas on seadnud siduvad eesmärgid täielikult taaskasutatavate turbiinide osas – Siemens Gamesa 2040. aastaks, Vestas samuti 2040. aastaks.

Uuritakse uusi taastuvatel toorainetel põhinevaid materjale. Teadlased töötavad tulevaste rootorilabade jaoks kanepikiust ja kanepiseemneõlist valmistatud biopõhiste kergete materjalide kallal. Need võivad ringlussevõttu oluliselt lihtsustada.

Euroopa Keskkonnaagentuur töötab välja üleeuroopalist rootorilabade utiliseerimise keelustamist, mis nõuaks kõigi kasutuselt kõrvaldatud labade taaskasutamist, ringlussevõttu või taaskasutamist. See loob täiendava stiimuli uuenduslike ringlussevõtu lahenduste väljatöötamiseks.

Millised majanduslikud aspektid on olulised?

Ringlussevõtt on muutumas kulutegurist ärivõimaluseks. Ettevõtted nagu Holcim kasutavad BLADES2BUILD projektiga uusi tooraineallikaid, vähendades samal ajal oma CO2-heidet. Prognoositavad kõrvaldamiskulud pakuvad tehaste operaatoritele planeerimiskindlust.

Ümbertöötlemisprojektid näitavad, et väidetavalt jäätmetest saab luua kvaliteetseid tooteid. Näiteks BladeMade suudab taaskasutatud rootorilabadest toota 5 protsenti mänguväljakute, bussipeatuste ja tänavamööbli kogutoodangust.

Kuidas Saksamaa rahvusvaheliselt võrdleb?

Saksamaa on tuuleenergia ringlussevõtul teerajaja rollis. DIN SPEC 4866 standardit peetakse rahvusvaheliseks standardiks ja see on saadaval inglise keeles. Saksa teadusasutused, näiteks Fraunhofer IWES ja IFAM, arendavad juhtivaid ringlussevõtu tehnoloogiaid.

Saksamaa on Euroopas tuuleenergia laiendamise teerajaja – 2025. aasta esimesel poolel ehitati siia uusi turbiine võimsusega 2,2 gigavatti, mis on rohkem kui üheski teises Euroopa riigis. See loob nii suurema vajaduse ringlussevõtu järele kui ka tugevama innovatsioonidünaamika.

Mida see tuuleenergia tuleviku jaoks tähendab?

Need arengud näitavad, et tuuleenergia pole kliimasõbralik mitte ainult töötamise ajal, vaid seda saab ka pärast kasutamist vastutustundlikult hallata. Väljakujunenud termilise ringlussevõtu protsesside, uute keemilise ringlussevõtu tehnoloogiate, uuenduslike taaskasutusmeetodite ja täielikult taaskasutatavate uute arenduste kombinatsioon pakub terviklikku lahendust.

Tööstusharu investeerib aktiivselt teadus- ja arendustegevusse, standardeid kehtestatakse ning regulatiivne raamistik areneb ringmajanduse suunas. See, mida tänapäeval peetakse endiselt väljakutseks, on üha enam muutumas võimaluseks uute ärimudelite ja väärtusahelate jaoks.

Tuuleenergia on seega näide sellest, kuidas tööstusharu saab ennetavalt võtta vastutuse kogu toote elutsükli eest, luues nii ökoloogilist kui ka majanduslikku kasu. Rootorilabad ei ole seega enam jäätmeprobleem, vaid neist on saamas väärtuslik tooraine tulevikus.

UUS: Paigaldusvalmis päikesesüsteemid! See patenteeritud innovatsioon kiirendab teie päikesepaneelide ehitust märkimisväärselt

ModuRack innovatsiooni tuum on lahkulöömine tavapärasest klambrikinnitusest. Klambrite asemel sisestatakse moodulid ja hoitakse neid paigal pideva tugisiiniga.

Lisateavet selle kohta siin:

• UUS: Paigaldusvalmis päikesesüsteemid! See patenteeritud innovatsioon kiirendab teie päikesepaneelide ehitust märkimisväärselt

Tööstuslikust katuse PV -st päikeseparkideni kuni suuremate päikeseparkimisruumideni

☑️ Meie ärikeel on inglise või sakslane

☑️ Uus: kirjavahetus teie riigikeeles!

Konrad Wolfenstein

Mul on hea meel, et olete teile ja minu meeskonnale isikliku konsultandina kättesaadav.

Võite minuga ühendust võtta, täites siin kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) . Minu e -posti aadress on: Wolfenstein ∂ xpert.digital

Ootan meie ühist projekti.

☑️ EPC teenused (inseneriteadus, hanked ja ehitamine)

☑️ Võtmeklahvi projekti arendamine: päikeseenergia projektide arendamine algusest lõpuni

☑️ asukohaanalüüs, süsteemi kujundamine, paigaldamine, kasutuselevõtt ning hooldus ja tugi

☑️ Projekti finantseerija või investorite paigutamine