Energetyka wiatrowa w okresie przejściowym: recykling jako szansa, a nie problem – Co właściwie dzieje się z turbinami wiatrowymi po ich zużyciu?

Mit o energetyce wiatrowej obalony: dlaczego stare łopaty wirnika nie są już problemem odpadów

To pytanie dotyczy zarówno zwolenników, jak i krytyków energetyki wiatrowej. Po około 20–25 latach turbiny wiatrowe kończą swoją ekonomiczną żywotność. Recykling większości komponentów jest już prosty – stal, miedź i beton można poddawać recyklingowi w znany sposób. Największym wyzwaniem są łopaty wirnika, wykonane z materiałów kompozytowych, które trudno rozdzielić.

Ile łopat wirnika trzeba poddać recyklingowi w Niemczech?

Niemcy stoją w obliczu znaczącej fali demontażu. Na przełomie roku 2020/2021 zakończyło się 20-letnie dofinansowanie EEG dla około 5200 turbin wiatrowych, a do końca 2025 roku dołączy do nich kolejne 8000 turbin. Według szacunków branży, do 2030 roku konieczne będzie zdemontowanie około 25 000 łopat wirnika, co odpowiada około 400 000 tonom materiału.

Materiały te są w dużej mierze wykonane z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym (GRP), trwałego, ale trudnego w obróbce materiału kompozytowego. Łopaty wirnika stanowią zaledwie około 5 procent całkowitej masy turbiny wiatrowej, podczas gdy nawet 90 procent pozostałych komponentów można już poddać recyklingowi w ramach ustalonych cyklów recyklingu.

Jakie konkretne procesy recyklingu już istnieją?

Branża opracowała cztery główne metody recyklingu, z których niektóre są już powszechnie stosowane na skalę przemysłową:

Proces mechaniczno-termiczny wykorzystuje cementownie jako miejsca recyklingu. Firmy takie jak Holcim wdrożyły już udane koncepcje. Łopaty wirnika są najpierw kruszone, włókna szklane zastępują kruszywa, a składniki żywiczne dostarczają energię do procesu produkcji cementu. Ta metoda jest już skalowalna przemysłowo i ekonomicznie ugruntowana.

Cementownia Lägerdorf firmy Holcim GmbH w Szlezwiku-Holsztynie niedawno poddała recyklingowi rozdrobnione łopaty turbin wiatrowych jako paliwo alternatywne. Ten proces recyklingu termicznego może zmniejszyć emisję CO2 poprzez zastąpienie paliw kopalnych. Wykorzystując 1000 ton odzyskanego GRP, można zaoszczędzić do 450 ton węgla, 200 ton kredy i 200 ton piasku.

Jak działa recykling chemiczny łopat wirnika?

Procesy recyklingu chemicznego, takie jak piroliza i solwoliza, są wciąż w fazie rozwoju, ale wykazują obiecujący potencjał. Procesy te rozdzielają kompozyty na ich podstawowe składniki, umożliwiając recykling włókien szklanych i żywic.

Piroliza jest szczególnie odpowiednia do oddzielania włókien od matryc z tworzyw termoutwardzalnych. Grubościenne struktury kompozytów włóknistych łopat wirnika są poddawane obróbce w wysokich temperaturach w atmosferze obojętnej. Odzyskane włókna mogą być ponownie wykorzystane przemysłowo po odpowiednim przetworzeniu.

Projekt badawczy RE_SORT opracowuje nowe technologie pirolizy, przeznaczone specjalnie do grubościennych struktur kompozytowych z włókien o grubości ścianki do 150 mm, takich jak te stosowane w łopatkach wirników. Oprócz włókien pochodzących z recyklingu, powstałe oleje pirolityczne i gazy pirolityczne mogą być również poddawane recyklingowi przemysłowemu.

Co oznacza projektowanie z myślą o recyklingu w przypadku nowoczesnych łopat wirnika?

Branża wiatrowa już pracuje nad zasadniczo nadającymi się do recyklingu łopatami wirnika dla przyszłych turbin. Siemens Gamesa opracował rozwiązanie o nazwie RecyclableBlade, które jest dostępne na rynku od 2022 roku.

Te ostrza RecyclableBlades wykorzystują specjalną technologię żywicy, która pozwala na pełny recykling materiałów po zakończeniu ich żywotności. Zanurzona w łagodnym roztworze kwasu, żywica rozpuszcza się w wysokich temperaturach, umożliwiając oddzielenie włókien szklanych, żywicy, drewna i metalu i ponowne wykorzystanie w innych gałęziach przemysłu.

Pierwszy komercyjny projekt offshore wykorzystujący te nadające się do recyklingu łopaty wirnika został wdrożony w 2022 roku w niemieckiej farmie wiatrowej Kaskasi. RWE, jako operator, wykorzystuje obecnie również 132 łopaty RecyclableBlades w projekcie Sofia.

Jaką rolę odgrywa Vestas w gospodarce o obiegu zamkniętym?

Vestas realizuje systematyczne podejście, dążąc do osiągnięcia celu, jakim jest produkcja turbin bezodpadowych do 2040 roku. Firma pracuje nad dwiema równoległymi inicjatywami: DecomBlades dla istniejących łopat wirnika i CETEC dla przyszłych rozwiązań gospodarki o obiegu zamkniętym.

Projekt CETEC (Gospodarka o obiegu zamkniętym dla termoutwardzalnych kompozytów epoksydowych) opracowuje metodę recyklingu chemicznego, która rozkłada żywice epoksydowe na ich podstawowe składniki. Następnie mogą one zostać ponownie wykorzystane do produkcji nowych łopat wirnika, tworząc w pełni obiegowy system.

Turbiny Vestas nadają się obecnie w 85% do recyklingu. Oczekuje się, że do 2025 roku recykling łopat wzrośnie do 50%, a do 2030 roku do 100%.

Jakie są kreatywne podejścia do recyklingu?

Oprócz przemysłowych procesów recyklingu, pojawiają się innowacyjne projekty upcyklingu, które bezpośrednio przekształcają zużyte łopaty wirników w nowe zastosowania. Holenderska firma BladeMade przetwarza łopaty wirników w elementy małej architektury, place zabaw, wiaty przystankowe i projekty infrastrukturalne.

Zastosowania te wykorzystują szczególne właściwości łopat wirnika: są one niezwykle trwałe, odporne na warunki atmosferyczne, wandalizm i charakteryzują się wyjątkową konstrukcją. Pojedyncze łopaty wirnika można podzielić na segmenty do różnych zastosowań – najmocniejsza część służy jako konstrukcja nośna, końcówka jako ławka, a zaokrąglone sekcje jako donice.

Na przykład, z 200 łopat wirnika można zbudować ekran akustyczny o długości jednego kilometra. Projekty te redukują emisję CO2 nawet o 90 procent w porównaniu z materiałami konwencjonalnymi i wydłużają żywotność łopat wirnika o 50 do 100 lat.

Ile materiału faktycznie tracimy na skutek ścierania?

Zużycie łopat wirnika to często poruszany temat, ale jego wymiary są możliwe do opanowania. Według Fraunhofer IWES, erozja powoduje utratę około 0,1 do 5 kg materiału na łopatę wirnika rocznie, w zależności od lokalizacji, powłoki i obciążenia wiatrem.

Wartości te są porównywalne z innymi systemami technicznymi – opona ciężarówki traci około 2 kg materiału na 10 000 km. Instalacje offshore podlegają szczególnie surowym przepisom ochrony środowiska, wymagającym dokumentacji i regularnych kontroli.

Instytut Fraunhofer IWES opracowuje metody testowe służące ocenie różnych systemów powłokowych oraz pracuje nad optymalizacją filmów i powłok w celu zminimalizowania strat spowodowanych erozją, a jednocześnie poprawy właściwości aerodynamicznych.

Nowość: Patent z USA – Instaluj parki słoneczne do 30% taniej, o 40% szybciej i łatwiej – z filmami instruktażowymi! - Zdjęcie: Xpert.Digital

Podstawą tego postępu technologicznego jest celowe odejście od konwencjonalnego mocowania zaciskowego, które od dziesięcioleci jest standardem. Nowy, bardziej efektywny czasowo i ekonomicznie system montażu rozwiązuje ten problem, bazując na zupełnie nowej, bardziej inteligentnej koncepcji. Zamiast zaciskać moduły w określonych punktach, są one umieszczane w ciągłej, specjalnie ukształtowanej szynie nośnej i bezpiecznie przytrzymywane. Taka konstrukcja gwarantuje, że wszystkie występujące siły – zarówno obciążenia statyczne od śniegu, jak i obciążenia dynamiczne od wiatru – rozkładają się równomiernie na całej długości ramy modułu.

Więcej na ten temat tutaj:

• Klikanie zamiast wkręcania: Ten pomysłowy system pozwala budować parki słoneczne o 40% szybciej i rewolucjonizuje transformację energetyczną

Jakie normy i standardy regulują recykling energii wiatrowej?

Dzięki normie DIN SPEC 4866 branża po raz pierwszy stworzyła jednolity standard dla zrównoważonego demontażu i recyklingu turbin wiatrowych. Specyfikacja ta została opracowana w 2020 roku przez 25 ekspertów z branży, środowiska akademickiego i agencji rządowych i określa wymagania dla całego procesu demontażu.

RDRWind eV (Przemysłowe Stowarzyszenie Regeneracji, Demontażu i Recyklingu Turbin Wiatrowych) zainicjowało tę normę i obecnie pracuje nad kompleksową normą DIN oraz znakiem jakości dla procesów demontażu. Ma to na celu zapewnienie przejrzystości i porównywalności pod względem jakości, wymogów bezpieczeństwa i zgodności z normami środowiskowymi.

Jak rozwija się infrastruktura recyklingu?

Infrastruktura recyklingu jest stale rozbudowywana. Firmy takie jak neocomp GmbH w Bremie posiadają już zakłady rozdrabniania o wydajności do 120 000 ton zużytego GRP rocznie. Zakłady te z łatwością radzą sobie z tymi ilościami i obecnie przetwarzają około 30 000 ton rocznie.

Europejskie inicjatywy, takie jak projekt DecomBlades, łączą wiedzę specjalistyczną w całym łańcuchu wartości. Dziesięciu partnerów projektu współpracuje nad komercjalizacją zrównoważonych technologii recyklingu łopat wirnika.

Co dokładnie dzieje się z materiałami poddanymi recyklingowi?

Materiały pochodzące z recyklingu znajdują szerokie zastosowanie. Włókna szklane z recyklingu mechanicznego są wykorzystywane jako substytut piasku w produkcji cementu, a składniki organiczne jako substytut węgla. Te metody współprzetwarzania bezpośrednio zastępują surowce kopalne.

Procesy recyklingu chemicznego pozwalają uzyskać produkty o wyższej jakości. Odzyskane włókna mogą być ponownie wykorzystane w kompozytach włóknistych po odpowiednim przetworzeniu. Oleje pirolityczne są wykorzystywane jako surowce chemiczne, a gazy pirolityczne mogą być wykorzystywane do produkcji energii.

Proces Siemens Gamesa RecyclableBlade umożliwia nawet odzysk materiałów w ich pierwotnej jakości. Oddzielone komponenty – żywica, włókno szklane i drewno – można wykorzystać w nowych produktach, takich jak walizki czy obudowy monitorów, bez utraty jakości.

Jakie wyzwania pozostają nadal aktualne?

Pomimo postępów, wyzwania pozostają. Procesy recyklingu chemicznego wciąż znajdują się w fazie pilotażowej i w fazie rozbudowy, a ich opłacalność przemysłowa nie została jeszcze udowodniona. Ekonomiczna opłacalność różnych procesów w dużym stopniu zależy od regionalnej infrastruktury i cen surowców.

Turbiny morskie stwarzają dodatkowe wyzwania logistyczne, ponieważ łopaty wirnika muszą najpierw zostać przetransportowane na ląd. Koordynacja między różnymi interesariuszami – od operatorów turbin po firmy demontażowe i recyklingowe – wymaga standaryzacji procesów.

Jak będzie się dalej rozwijać recykling?

Trend wyraźnie zmierza w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym. Producenci tacy jak Siemens Gamesa i Vestas wyznaczyli wiążące cele dotyczące turbin w pełni nadających się do recyklingu – Siemens Gamesa do 2040 roku, Vestas również do 2040 roku.

Trwają badania nad nowymi materiałami opartymi na surowcach odnawialnych. Naukowcy pracują nad biomateriałami lekkimi, wykonanymi z włókien konopnych i oleju konopnego, które będą wykorzystywane w przyszłych łopatach wirników. Mogłyby one fundamentalnie uprościć recykling.

Europejska Agencja Środowiska pracuje nad wprowadzeniem ogólnoeuropejskiego zakazu utylizacji łopat wirnika, który wymagałby ponownego wykorzystania, recyklingu lub odzysku wszystkich zużytych łopat. Stworzy to dodatkową zachętę do innowacyjnych rozwiązań w zakresie recyklingu.

Które aspekty ekonomiczne są istotne?

Recykling ewoluuje od czynnika kosztowego do szansy biznesowej. Firmy takie jak Holcim, dzięki projektowi BLADES2BUILD, czerpią z nowych źródeł surowców, jednocześnie redukując emisję CO2. Przewidywalne koszty utylizacji zapewniają operatorom zakładów bezpieczeństwo planowania.

Projekty upcyklingu dowodzą, że z rzekomo odpadowych produktów można tworzyć wysokiej jakości produkty. Na przykład firma BladeMade może wyprodukować 5% całkowitej produkcji placów zabaw, wiat przystankowych i mebli miejskich z odzyskanych łopat wirników.

Jak Niemcy wypadają na tle międzynarodowym?

Niemcy odgrywają pionierską rolę w recyklingu energii wiatrowej. Norma DIN SPEC 4866 jest uznawana za międzynarodowy punkt odniesienia i jest dostępna w języku angielskim. Niemieckie instytuty badawcze, takie jak Fraunhofer IWES i IFAM, opracowują wiodące technologie recyklingu.

Niemcy są liderem w Europie w rozwoju energetyki wiatrowej – w pierwszej połowie 2025 roku zbudowano tu nowe turbiny o mocy 2,2 gigawata, więcej niż w jakimkolwiek innym kraju europejskim. To z jednej strony zwiększa zapotrzebowanie na recykling, a z drugiej napędza dynamikę innowacji.

Co to oznacza dla przyszłości energetyki wiatrowej?

Te osiągnięcia dowodzą, że energia wiatrowa jest nie tylko przyjazna dla klimatu w trakcie eksploatacji, ale także może być zarządzana w sposób odpowiedzialny po jej wykorzystaniu. Połączenie sprawdzonych procesów recyklingu termicznego, nowych technologii recyklingu chemicznego, innowacyjnych metod upcyklingu oraz w pełni nadających się do recyklingu nowych rozwiązań oferuje kompleksowe rozwiązanie.

Branża aktywnie inwestuje w badania i rozwój, ustanawiane są standardy, a ramy regulacyjne ewoluują w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym. To, co dziś wciąż stanowi wyzwanie, staje się coraz bardziej szansą dla nowych modeli biznesowych i łańcuchów wartości.

Energetyka wiatrowa jest przykładem tego, jak branża może proaktywnie przejąć odpowiedzialność za cały cykl życia produktu, przynosząc korzyści zarówno ekologiczne, jak i ekonomiczne. Łopaty wirników nie są już problemem odpadów, lecz stają się cennym surowcem na przyszłość.

NOWOŚĆ: Gotowe do montażu systemy solarne! Ta opatentowana innowacja znacznie przyspiesza budowę instalacji fotowoltaicznej.

Sercem innowacji ModuRack jest odejście od konwencjonalnego mocowania zaciskowego. Zamiast zacisków, moduły są wkładane i utrzymywane na miejscu za pomocą ciągłej szyny nośnej.

Więcej na ten temat tutaj:

• NOWOŚĆ: Gotowe do montażu systemy solarne! Ta opatentowana innowacja znacznie przyspiesza budowę instalacji fotowoltaicznej.

Od przemysłowego PV dachu po parki słoneczne po większe miejsca parkingowe słoneczne

☑️Naszym językiem biznesowym jest angielski lub niemiecki

☑️ NOWOŚĆ: Korespondencja w Twoim języku narodowym!

Konrad Wolfenstein

Chętnie będę służyć Tobie i mojemu zespołowi jako osobisty doradca.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) . Mój adres e-mail to: wolfenstein ∂ xpert.digital

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

☑️ EPC Services (inżynieria, zamówienia i budowa)

☑️ Opracowanie projektu Turnkey: Rozwój projektów energii słonecznej od początku do końca

☑️ Analiza lokalizacji, projektowanie systemu, instalacja, uruchomienie, a także konserwacja i wsparcie

☑️ Finansowanie projektu lub umieszczenie inwestorów