Ветроэнергетика в переходном периоде: переработка как возможность, а не проблема. Что на самом деле происходит с ветряными турбинами после их остановки? – Изображение: Xpert.Digital
От ветряной турбины до детской площадки: гениальная вторая карьера старых лопастей ротора
Развенчан миф о ветроэнергетике: почему старые лопасти ротора больше не являются проблемой отходов
Этот вопрос волнует как сторонников, так и критиков ветроэнергетики. Примерно через 20–25 лет ветряные турбины достигают конца своего экономического срока службы. Переработка большинства компонентов уже несложна: сталь, медь и бетон можно перерабатывать общепринятыми способами. Основная проблема связана с лопастями ротора, изготовленными из композитных материалов, которые трудно разделить.
Сколько лопастей ротора необходимо переработать в Германии?
Германия столкнулась с масштабной волной демонтажа. На рубеже 2020/2021 годов закончилась 20-летняя субсидия EEG на примерно 5200 ветряных турбин, и к концу 2025 года к ней присоединятся ещё 8000 турбин. По оценкам отрасли, к 2030 году потребуется демонтировать около 25 000 лопастей ротора, что соответствует примерно 400 000 тонн материала.
Эти материалы в основном изготовлены из стеклопластика (GRP) – прочного, но сложного в обработке композитного материала. Лопасти ротора составляют всего около 5% от общего веса ветряной турбины, в то время как до 90% остальных компонентов уже могут быть переработаны в рамках существующих циклов переработки.
Какие конкретные процессы переработки уже существуют?
В отрасли разработаны четыре основных пути переработки, некоторые из которых уже внедрены в промышленное производство:
Механико-термический процесс использует цементные заводы в качестве площадок для вторичной переработки. Такие компании, как Holcim, уже реализовали успешные концепции. Лопасти ротора сначала измельчаются, стекловолокно заменяет заполнители, а смоляные компоненты обеспечивают энергию для производства цемента. Этот метод уже масштабируется в промышленных масштабах и экономически обоснован.
Цементный завод компании Holcim GmbH в Лёгердорфе (Шлезвиг-Гольштейн) недавно переработал измельчённые лопасти ветряных турбин в качестве альтернативного топлива. Этот процесс термической переработки позволяет сократить выбросы CO2, заменяя ископаемое топливо. Использование 1000 тонн переработанного стеклопластика позволяет сэкономить до 450 тонн угля, 200 тонн мела и 200 тонн песка.
Как осуществляется химическая переработка лопастей ротора?
Химические процессы переработки, такие как пиролиз и сольволиз, всё ещё находятся в стадии разработки, но демонстрируют многообещающий потенциал. Эти процессы разделяют композиты на базовые компоненты, позволяя перерабатывать стекловолокно и смолы.
Пиролиз особенно подходит для отделения волокон от термореактивных пластиковых матриц. Толстостенные волокнистые композитные конструкции лопаток ротора обрабатываются при высоких температурах в инертной атмосфере. Полученные волокна могут быть повторно использованы в промышленности после соответствующей переработки.
Исследовательский проект RE_SORT разрабатывает новые технологии пиролиза, специально предназначенные для толстостенных волокнистых композитных конструкций с толщиной стенок до 150 мм, например, для лопаток роторов. Помимо переработанных волокон, получаемые пиролизные масла и пиролизные газы также могут быть переработаны в промышленных масштабах.
Что означает проектирование современных лопастей несущих винтов с учетом возможности их переработки?
Ветроэнергетика уже работает над созданием принципиально перерабатываемых лопастей ротора для будущих турбин. Компания Siemens Gamesa разработала решение под названием RecyclableBlade, которое поступило в продажу в 2022 году.
В этих лезвиях RecyclableBlades используется специальная технология смолы, которая позволяет полностью перерабатывать материалы по окончании срока их службы. Погруженная в слабый раствор кислоты, смола растворяется при высоких температурах, что позволяет отделить стекловолокно, смолу, древесину и металл и повторно использовать их в других отраслях.
Первый коммерческий морской проект с использованием перерабатываемых лопастей ротора был реализован на немецкой ветроэлектростанции Каскаси в 2022 году. RWE, как оператор, теперь также использует 132 RecyclableBlades для проекта в Софии.
Какую роль играет Vestas в экономике замкнутого цикла?
Vestas применяет системный подход, стремясь к созданию безотходных турбин к 2040 году. Компания работает над двумя параллельными инициативами: DecomBlades для существующих лопастей ротора и CETEC для будущих решений в области экономики замкнутого цикла.
Проект CETEC (Циркулярная экономика для термореактивных эпоксидных композитов) разрабатывает метод химической переработки, который разлагает эпоксидные смолы на основные компоненты. Их можно повторно использовать при производстве новых лопастей ротора, создавая полностью замкнутую систему.
Турбины Vestas в настоящее время на 85% пригодны для вторичной переработки. Ожидается, что к 2025 году степень переработки лопаток увеличится до 50%, а к 2030 году — до 100%.
Какие существуют креативные подходы к апсайклингу?
Помимо промышленной переработки, появляются инновационные проекты по апсайклингу, которые напрямую превращают использованные лопасти ротора в новые приложения. Голландская компания BladeMade превращает лопасти ротора в уличную мебель, игровые площадки, автобусные остановки и инфраструктурные проекты.
Эти применения используют особые свойства лопастей ротора: они чрезвычайно прочны, устойчивы к погодным условиям, вандалоустойчивы и имеют оригинальный дизайн. Одну лопасть ротора можно разрезать на сегменты для различных целей: самая прочная часть используется в качестве несущей конструкции, кончик — в качестве скамейки, а закруглённые секции — в качестве кашпо.
Например, 200 лопастей ротора можно использовать для строительства шумозащитного барьера длиной в один километр. Эти проекты позволяют сократить выбросы CO2 до 90% по сравнению с традиционными материалами и продлить срок службы лопастей ротора на 50–100 лет.
Сколько материала на самом деле теряется в результате истирания?
Износ лопастей ротора — часто обсуждаемая тема, но его масштабы можно контролировать. По данным Института Фраунгофера IWES, эрозия приводит к потере примерно от 0,1 до 5 кг материала на лопасть ротора в год, в зависимости от местоположения, покрытия и ветровой нагрузки.
Эти значения сопоставимы с показателями других технических систем: шина грузового автомобиля теряет около 2 кг материала на 10 000 км пробега. К морским установкам применяются особенно строгие экологические нормы, требующие ведения документации и регулярных проверок.
Fraunhofer IWES разрабатывает методы испытаний для оценки различных систем покрытий и работает над оптимизированными пленками и покрытиями для минимизации потерь, связанных с эрозией, и одновременного улучшения аэродинамических свойств.
Новинка: патент из США — устанавливайте солнечные парки до 30% дешевле и на 40% быстрее и проще — с пояснительными видеороликами!
Новинка: патент из США. Установка солнечных электростанций до 30% дешевле и на 40% быстрее и проще — с пояснительными видеороликами! - Изображение: Xpert.Digital
В основе этого технологического достижения лежит осознанный отказ от традиционного крепления с помощью зажимов, которое было стандартом на протяжении десятилетий. Новая, более быстрая и экономичная система монтажа решает эту проблему с помощью принципиально иной, более интеллектуальной концепции. Вместо того, чтобы зажимать модули в определённых точках, они вставляются в сплошную опорную рейку специальной формы и надёжно фиксируются. Такая конструкция гарантирует равномерное распределение всех возникающих сил – будь то статические нагрузки от снега или динамические нагрузки от ветра – по всей длине каркаса модуля.
Подробнее об этом здесь:
Почему Германия является мировым лидером по переработке ветроэнергии
Какие стандарты и нормы регулируют переработку ветроэнергии?
С принятием стандарта DIN SPEC 4866 отрасль впервые разработала единый стандарт для экологически безопасного демонтажа и переработки ветряных турбин. Этот стандарт был разработан в 2020 году 25 экспертами из промышленности, академических кругов и государственных учреждений и определяет требования ко всему процессу демонтажа.
RDRWind eV (Промышленная ассоциация по восстановлению, демонтажу и утилизации ветряных турбин) инициировала разработку этого стандарта и в настоящее время работает над комплексным стандартом DIN и знаком качества для процессов демонтажа. Это призвано обеспечить прозрачность и сопоставимость в плане качества, требований безопасности и экологической совместимости.
Как развивается инфраструктура переработки отходов?
Инфраструктура переработки постоянно расширяется. Такие компании, как neocomp GmbH в Бремене, уже эксплуатируют заводы по переработке отходов производительностью до 120 000 тонн стеклопластика в год. Эти заводы легко справляются с объёмами переработки и в настоящее время перерабатывают около 30 000 тонн в год.
Европейские инициативы, такие как проект DecomBlades, объединяют экспертные знания по всей цепочке создания стоимости. Десять партнёров проекта совместно работают над коммерциализацией технологий устойчивой переработки лопастей ротора.
Что именно происходит с переработанными материалами?
Переработанные материалы находят широкое применение. Стекловолокно, полученное в результате механической переработки, используется в качестве заменителя песка при производстве цемента, а органические компоненты служат заменителем угля. Эти методы совместной переработки напрямую заменяют ископаемое сырье.
Химическая переработка позволяет получать продукцию более высокого качества. Восстановленные волокна могут быть повторно использованы в волокнистых композитах после соответствующей обработки. Пиролизные масла используются в качестве химического сырья, а пиролизные газы — для производства энергии.
Технология RecyclableBlade компании Siemens Gamesa позволяет даже перерабатывать материалы в их первоначальном качестве. Отделенные компоненты — смола, стекловолокно и древесина — могут быть использованы в новых изделиях, таких как чемоданы или корпуса мониторов, без потери качества.
Какие проблемы еще существуют?
Несмотря на прогресс, проблемы сохраняются. Процессы химической переработки всё ещё находятся на стадии пилотных проектов и масштабного внедрения и ещё не доказали свою промышленную жизнеспособность. Экономическая эффективность различных процессов во многом зависит от региональной инфраструктуры и цен на сырье.
Морские турбины создают дополнительные логистические сложности, поскольку лопасти ротора необходимо сначала доставить на сушу. Координация действий различных заинтересованных сторон — от операторов турбин до компаний, занимающихся демонтажем и переработкой, — требует стандартизированных процессов.
Как будет развиваться переработка отходов дальше?
Тенденция явно движется к циклической экономике. Такие производители, как Siemens Gamesa и Vestas, установили обязательные целевые показатели по полностью перерабатываемым турбинам: Siemens Gamesa к 2040 году, Vestas также к 2040 году.
Ведутся исследования новых материалов на основе возобновляемого сырья. Учёные работают над созданием лёгких биоматериалов из конопляных волокон и конопляного масла для будущих лопастей ротора. Это может существенно упростить переработку.
Европейское агентство по окружающей среде работает над общеевропейским запретом на утилизацию лопастей роторов, который потребует повторного использования, переработки или восстановления всех отслуживших свой срок лопастей. Это создаёт дополнительный стимул для инновационных решений в области переработки.
Какие экономические аспекты имеют значение?
Переработка отходов превращается из фактора затрат в бизнес-возможность. Такие компании, как Holcim, осваивают новые источники сырья в рамках проекта BLADES2BUILD, одновременно сокращая выбросы CO2. Предсказуемые затраты на утилизацию обеспечивают операторам предприятий уверенность в планировании.
Проекты апсайклинга демонстрируют, что из якобы отходов можно создавать высококачественные продукты. Например, BladeMade может производить 5% от общего объёма производства детских площадок, автобусных остановок и уличной мебели из переработанных лопастей несущих винтов.
Как выглядит Германия на международном уровне?
Германия занимает лидирующие позиции в области переработки ветровой энергии. Стандарт DIN SPEC 4866 считается международным стандартом и доступен на английском языке. Немецкие исследовательские институты, такие как Fraunhofer IWES и IFAM, разрабатывают передовые технологии переработки.
Германия лидирует в Европе по развитию ветроэнергетики: в первой половине 2025 года здесь было построено новых ветрогенераторов общей мощностью 2,2 гигаватта — больше, чем в любой другой европейской стране. Это обуславливает как возросшую потребность в переработке отходов, так и более активную инновационную динамику.
Что это означает для будущего ветроэнергетики?
Эти разработки демонстрируют, что ветроэнергетика не только безопасна для климата в процессе эксплуатации, но и может быть ответственно использована после использования. Сочетание проверенных методов термической переработки, новых технологий химической переработки, инновационных подходов к апсайклингу и новых полностью перерабатываемых разработок предлагает комплексное решение.
Отрасль активно инвестирует в исследования и разработки, разрабатываются стандарты, а нормативно-правовая база развивается в сторону циклической экономики. То, что сегодня всё ещё считается проблемой, всё чаще становится возможностью для новых бизнес-моделей и цепочек создания стоимости.
Таким образом, ветроэнергетика служит примером того, как отрасль может проактивно брать на себя ответственность за весь жизненный цикл продукта, создавая как экологические, так и экономические преимущества. Таким образом, лопасти роторов больше не являются отходами, а становятся ценным сырьем для будущего.
Смотрите, эта маленькая деталь экономит до 40% времени установки и обходится на 30% дешевле. Она из США и запатентована.
НОВИНКА: Готовые к установке солнечные системы! Эта запатентованная инновация значительно ускоряет строительство солнечных электростанций.
Суть инноваций ModuRack заключается в отказе от традиционного крепления с помощью зажимов. Вместо зажимов модули устанавливаются и фиксируются с помощью сплошной опорной рейки.
Подробнее об этом здесь:
Ваш партнер по развитию бизнеса в области фотоэлектрической и строительства
От промышленной крыши PV до солнечных парков до больших солнечных парковочных мест
☑️ Наш деловой язык — английский или немецкий.
☑️ НОВИНКА: Переписка на вашем национальном языке!
Konrad Wolfenstein
Я был бы рад служить вам и моей команде в качестве личного консультанта.
Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму или просто позвоните мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) . Мой адрес электронной почты: wolfenstein ∂ xpert.digital
Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.
