Вітрова енергетика в перехідному періоді: переробка як можливість, а не проблема – що насправді відбувається з вітровими турбінами після їх використання?

Розвінчано міф про вітроенергетику: чому старі лопаті ротора більше не є проблемою відходів

Це питання хвилює як прихильників, так і критиків вітроенергетики. Приблизно через 20-25 років вітрові турбіни досягають кінця свого терміну служби. Переробка більшості компонентів і так є простою – сталь, мідь і бетон можна переробляти усталеними способами. Основна проблема полягає в лопатях ротора, які виготовлені з композитних матеріалів, що важко розділити.

Скільки лопатей ротора потрібно переробити в Німеччині?

Німеччина зіткнулася зі значною хвилею демонтажу. На рубежі 2020/2021 років закінчилася 20-річна субсидія EEG для приблизно 5200 вітрових турбін, а до кінця 2025 року буде встановлено ще 8000 турбін. За оцінками галузі, до 2030 року необхідно буде демонтувати приблизно 25 000 лопатей ротора, що відповідає приблизно 400 000 тонн матеріалу.

Ці матеріали здебільшого виготовлені зі склопластику (GRP) – міцного, але складного композитного матеріалу. Лопаті ротора становлять лише близько 5 відсотків від загальної ваги вітрової турбіни, тоді як до 90 відсотків інших компонентів вже можна переробити у встановлені цикли переробки.

Які конкретні процеси переробки вже існують?

Промисловість розробила чотири основні маршрути переробки, деякі з яких вже промислово налагоджені:

Механіко-термічний процес використовує цементні заводи як місця переробки. Такі компанії, як Holcim, вже впровадили успішні концепції. Спочатку лопаті ротора подрібнюються, скловолокно замінює заповнювачі, а компоненти смоли забезпечують енергією процес виробництва цементу. Цей метод вже є промислово масштабованим та економічно обґрунтованим.

Цементний завод Holcim GmbH у Шлезвіг-Гольштейні в Легердорфі нещодавно переробив подрібнені лопаті вітрових турбін як замінник палива. Цей процес термічної переробки може зменшити викиди CO2, замінивши викопне паливо. Використовуючи 1000 тонн переробленого склопластику, можна заощадити до 450 тонн вугілля, 200 тонн крейди та 200 тонн піску.

Як працює хімічна переробка лопатей ротора?

Процеси хімічної переробки, такі як піроліз та сольволіз, все ще перебувають у розробці, але демонструють багатообіцяючий потенціал. Ці процеси розділяють композити на основні компоненти, що дозволяє переробляти скловолокно та смоли.

Піроліз особливо підходить для відділення волокон від термореактивних пластикових матриць. Товстостінні волокнисті композитні структури лопаток ротора обробляються за високих температур в інертній атмосфері. Відновлені волокна можна повторно використовувати в промисловості після відповідної обробки.

Дослідницький проект RE_SORT розробляє нові технології піролізу спеціально для товстостінних волокнистих композитних конструкцій з товщиною стінок до 150 мм, таких як ті, що використовуються в лопатках ротора. Окрім перероблених волокон, отримані піролізні олії та піролізні гази також можуть бути перероблені в промисловості.

Що означає конструкція з урахуванням переробки для сучасних лопатей ротора?

Вітрова енергетика вже працює над принципово перероблюваними лопатями ротора для майбутніх турбін. Siemens Gamesa розробила рішення під назвою RecyclableBlade, яке комерційно доступне з 2022 року.

Ці леза RecyclableBlades використовують спеціальну технологію смоли, яка дозволяє повністю переробляти матеріали після закінчення терміну їхнього використання. Занурена в слабкий розчин кислоти, смола розчиняється за підвищених температур, що дозволяє відокремити скловолокно, смолу, деревину та метал і повторно використовувати їх в інших галузях промисловості.

Перший комерційний офшорний проект з використанням цих лопатей ротора, що підлягають переробці, був реалізований на німецькій вітровій електростанції Каскасі у 2022 році. RWE, як оператор, зараз також використовує 132 лопаті RecyclableBlades для проекту в Софії.

Яку роль відіграє Vestas у циркулярній економіці?

Vestas застосовує системний підхід до своєї мети – безвідходні турбіни до 2040 року. Компанія працює над двома паралельними ініціативами: DecomBlades для існуючих лопатей ротора та CETEC для майбутніх рішень для циркулярної економіки.

Проект CETEC (Циркулярна економіка для термореактивних епоксидних композитів) розробляє метод хімічної переробки, який розщеплює епоксидні смоли на основні компоненти. Їх потім можна повторно використовувати у виробництві нових лопатей ротора, створюючи повністю циклічну систему.

Турбіни Vestas наразі на 85 відсотків придатні для переробки. Очікується, що переробка лопатей зросте до 50 відсотків до 2025 року та до 100 відсотків до 2030 року.

Які креативні підходи до апсайклінгу існують?

Окрім промислових процесів переробки, з'являються інноваційні проекти апсайклінгу, які безпосередньо перетворюють використані лопаті ротора на нові види застосування. Голландська компанія BladeMade перетворює лопаті ротора на вуличні меблі, дитячі майданчики, автобусні зупинки та інфраструктурні проекти.

Ці застосування використовують особливі властивості лопатей ротора: вони надзвичайно міцні, стійкі до погодних умов, вандалозахищені та мають особливий дизайн. Одну лопать ротора можна розрізати на сегменти для різних застосувань – найміцніша секція використовується як несуча конструкція, кінчик як лавка, а закруглені секції як кашпо.

Наприклад, 200 лопатей ротора можна використати для будівництва шумового бар'єру довжиною один кілометр. Ці проекти зменшують викиди CO2 до 90 відсотків порівняно з традиційними матеріалами та дають лопатям ротора другий термін служби від 50 до 100 років.

Скільки матеріалу насправді втрачається через стирання?

Знос лопатей ротора – це часто обговорювана тема, але його розміри є контрольованими. За даними Fraunhofer IWES, ерозія спричиняє приблизно від 0,1 до 5 кг втрат матеріалу на одну лопатку ротора на рік, залежно від розташування, покриття та вітрового навантаження.

Ці значення можна порівняти з іншими технічними системами – вантажна шина втрачає приблизно 2 кг матеріалу на кожні 10 000 км пробігу. Морські установки підпадають під особливо суворі екологічні норми, що вимагають документації та регулярних перевірок.

Fraunhofer IWES розробляє методи випробувань для оцінки різних систем покриттів та працює над оптимізованими плівками та покриттями, щоб мінімізувати втрати, пов'язані з ерозією, одночасно покращуючи аеродинамічні властивості.

Нове: Патент із США – Встановлюйте сонячні парки до 30% дешевше та на 40% швидше й простіше – з пояснювальними відео! - Зображення: Xpert.Digital

В основі цього технологічного прогресу лежить навмисний відхід від традиційного кріплення за допомогою затискачів, яке було стандартом протягом десятиліть. Нова, більш ефективна з точки зору часу та витрат система кріплення вирішує цю проблему за допомогою принципово іншої, більш інтелектуальної концепції. Замість затискання модулів у певних точках, вони вставляються в суцільну опорну рейку спеціальної форми та надійно фіксуються. Така конструкція гарантує, що всі сили, що виникають — будь то статичні навантаження від снігу чи динамічні навантаження від вітру — рівномірно розподіляються по всій довжині каркаса модуля.

Детальніше про це тут:

• Клацання замість закручування: ця геніальна система будує сонячні парки на 40% швидше та революціонізує енергетичний перехід

Які стандарти та норми регулюють переробку енергії вітру?

Завдяки DIN SPEC 4866 галузь вперше створила єдиний стандарт для сталого демонтажу та переробки вітрових турбін. Ця специфікація була розроблена у 2020 році 25 експертами з промисловості, наукових кіл та державних установ і визначає вимоги до всього процесу демонтажу.

RDRWind eV (Промислова асоціація з модернізації, демонтажу та переробки вітрових турбін) ініціювала цей стандарт і зараз працює над комплексним стандартом DIN та знаком якості для процесів демонтажу. Це має на меті забезпечити прозорість та порівнянність з точки зору якості, вимог безпеки та екологічної сумісності.

Як розвивається інфраструктура переробки?

Інфраструктура переробки постійно розширюється. Такі компанії, як neocomp GmbH у Бремені, вже експлуатують подрібнювальні установки потужністю до 120 000 тонн використаного склопластику на рік. Ці установки легко обробляють отримані обсяги та наразі переробляють приблизно 30 000 тонн на рік.

Такі європейські ініціативи, як проект DecomBlades, об’єднують досвід по всьому ланцюжку створення вартості. Десять партнерів проекту працюють разом над комерціалізацією технологій сталого перероблення лопатей ротора.

Що саме відбувається з переробленими матеріалами?

Перероблені матеріали знаходять широкий спектр застосування. Скловолокно, отримане з механічної переробки, використовується як замінник піску у виробництві цементу, тоді як органічні компоненти служать замінником вугілля. Ці методи спільної переробки безпосередньо замінюють викопну сировину.

Процеси хімічної переробки виробляють продукцію вищої якості. Відновлені волокна можна повторно використовувати у виробництві волокнистих композитів після відповідної обробки. Піролізні олії використовуються як хімічна сировина, а піролізні гази можна використовувати для виробництва енергії.

Процес Siemens Gamesa RecyclableBlade навіть дозволяє відновлювати матеріали в їх первісній якості. Відокремлені компоненти — смолу, скловолокно та деревину — можна використовувати в нових продуктах, таких як валізи або корпуси моніторів, без втрати якості.

Які виклики все ще існують?

Незважаючи на прогрес, проблеми залишаються. Процеси хімічної переробки все ще перебувають на стадії пілотного та масштабного розвитку і ще не довели свою промислову життєздатність. Економічна життєздатність різних процесів значною мірою залежить від регіональної інфраструктури та цін на сировину.

Морські турбіни створюють додаткові логістичні труднощі, оскільки лопаті ротора спочатку необхідно транспортувати на берег. Координація між різними зацікавленими сторонами — від операторів турбін до компаній з демонтажу та переробки — вимагає стандартизованих процесів.

Як розвиватиметься переробка далі?

Тенденція явно рухається до циркулярної економіки. Такі виробники, як Siemens Gamesa та Vestas, встановили обов'язкові цілі щодо повністю перероблюваних турбін – Siemens Gamesa до 2040 року, Vestas також до 2040 року.

Досліджуються нові матеріали на основі відновлюваної сировини. Вчені працюють над легкими біоматеріалами, виготовленими з конопляних волокон та конопляної олії для майбутніх лопатей ротора. Це може принципово спростити переробку.

Європейське агентство з охорони навколишнього середовища працює над загальноєвропейською забороною на утилізацію лопатей ротора, яка вимагатиме повторного використання, переробки або відновлення всіх викинутих лопатей. Це створює додатковий стимул для інноваційних рішень з переробки.

Які економічні аспекти є актуальними?

Переробка відходів перетворюється з фактора витрат на бізнес-можливість. Такі компанії, як Holcim, використовують нові джерела сировини за допомогою проекту BLADES2BUILD, одночасно зменшуючи викиди CO2. Передбачувані витрати на утилізацію забезпечують операторам заводів безпеку планування.

Проєкти з апсайклінгу демонструють, що високоякісні продукти можна створювати з нібито відходів. BladeMade, наприклад, може виробляти 5 відсотків від загального обсягу виробництва дитячих майданчиків, автобусних зупинок та вуличних меблів з перероблених лопатей ротора.

Як Німеччина виглядає на міжнародному рівні?

Німеччина відіграє провідну роль у переробці енергії вітру. DIN SPEC 4866 вважається міжнародним еталоном і доступний англійською мовою. Німецькі дослідницькі установи, такі як Fraunhofer IWES та IFAM, розробляють передові технології переробки.

Німеччина є лідером у Європі у розширенні вітроенергетики – у першій половині 2025 року тут було побудовано нові турбіни потужністю 2,2 гігавати, що більше, ніж у будь-якій іншій європейській країні. Це створює як більшу потребу в переробці, так і сильнішу динаміку інновацій.

Що це означає для майбутнього вітроенергетики?

Ці розробки демонструють, що вітрова енергетика не лише безпечна для клімату під час експлуатації, але й може бути відповідально використана після її використання. Поєднання усталених процесів термічної переробки, нових технологій хімічної переробки, інноваційних підходів до апсайклінгу та повністю перероблюваних нових розробок пропонує комплексне рішення.

Галузь активно інвестує в дослідження та розробки, встановлюються стандарти, а регуляторна база розвивається в напрямку циркулярної економіки. Те, що сьогодні все ще вважається викликом, дедалі більше перетворюється на можливість для нових бізнес-моделей та ланцюгів створення вартості.

Таким чином, вітрова енергетика є прикладом того, як промисловість може проактивно брати на себе відповідальність за весь життєвий цикл продукту, створюючи як екологічні, так і економічні переваги. Таким чином, лопаті ротора більше не є проблемою відходів, а стають цінною сировиною для майбутнього.

НОВИНКА: Готові до встановлення сонячні системи! Ця запатентована інновація значно пришвидшує будівництво ваших сонячних панелей

Суть інновації ModuRack полягає у відході від традиційного кріплення за допомогою затискачів. Замість затискачів модулі вставляються та утримуються на місці за допомогою безперервної опорної рейки.

Детальніше про це тут:

• НОВИНКА: Готові до встановлення сонячні системи! Ця запатентована інновація значно пришвидшує будівництво ваших сонячних панелей

Від промислового даху PV до сонячних парків до більших сонячних паркувальних місць

☑ Наша ділова мова - англійська чи німецька

☑ Нове: листування на вашій національній мові!

Konrad Wolfenstein

Я радий бути доступним вам та моїй команді як особистого консультанта.

Ви можете зв’язатися зі мною, заповнивши тут контактну форму або просто зателефонуйте мені за номером +49 89 674 804 (Мюнхен) . Моя електронна адреса: Вольфенштейн ∂ xpert.digital

Я з нетерпінням чекаю нашого спільного проекту.

☑ Служби EPC (інженерія, закупівля та будівництво)

☑ Розробка проектів під ключ: Розвиток проектів сонячної енергії від початку до кінця

☑ Аналіз розташування, дизайн системи, встановлення, введення в експлуатацію, а також обслуговування та підтримка

☑ Фінансист проекту або розміщення інвесторів