如何處理“用完”的風(fēng)機(jī)葉片?

鑒于世界各地已經(jīng)安裝了大約345,000套公用事業(yè)規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(基于全球風(fēng)能委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))，而且大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)壽命為20至25年，因此存在一個(gè)迫在眉睫的問題。大型纖維增強(qiáng)塑料(FRP)葉片在使用壽命到期后會(huì)發(fā)生什么?

每兆瓦額定風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率大約要使用10-15噸玻璃鋼。這說明了在處理報(bào)廢渦輪葉片時(shí)所需要面對(duì)的挑戰(zhàn)規(guī)模。

顯然，這不是小問題。大多數(shù)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有三個(gè)葉片，其尺寸從12-15米長(zhǎng)(典型的是早期機(jī)器世代)到現(xiàn)在的80米，后者是MHI-Vestas葉片的一個(gè)例子，其現(xiàn)在用32個(gè)8MW海上渦輪機(jī)組成了英國(guó)利物浦灣的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目。盡管在后者成為報(bào)廢項(xiàng)目之前還有好幾年的時(shí)間，但現(xiàn)在達(dá)到或接近這一點(diǎn)的大量早期葉片將很快需要妥善的處置。

其實(shí)我們并不需要解決整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的回收問題，回收混凝土和鋼元件的技術(shù)已經(jīng)很成熟，主要的挑戰(zhàn)在于大多數(shù)葉片由復(fù)合塑料制成。這些雙相玻璃鋼材料因其重量、結(jié)構(gòu)和空氣動(dòng)力學(xué)(當(dāng)成型為葉片時(shí))而被選擇，而不是為了可回收性。不幸的是，將纖維與嵌入其中的聚合物樹脂分離是非常困難的，但是只有通過實(shí)現(xiàn)這種分離才能確保最高價(jià)值的再循環(huán)分類。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)還處于初級(jí)階段，所以迄今為止大多數(shù)實(shí)踐都采用了不需要分離的選項(xiàng)。

二次利用

還有一種可能性是將由于重新供電而已經(jīng)過剩的葉片利用到新的安裝中。一個(gè)二手市場(chǎng)可以開發(fā)原始葉片，如果需要翻新的話，可以在最近才開始部署風(fēng)力發(fā)電的地區(qū)受到歡迎。這里小規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)(通常是離網(wǎng))功率較小的風(fēng)力渦輪機(jī)很可能會(huì)涉及一段時(shí)間，其中存在剩余壽命的風(fēng)力渦輪機(jī)可能對(duì)此有用。丹麥和德國(guó)的風(fēng)能先驅(qū)都有這方面的經(jīng)驗(yàn)。已經(jīng)存在的中介機(jī)構(gòu)將舊式風(fēng)機(jī)的庫(kù)存用于出口，在葉片回收和物流方面可能會(huì)出現(xiàn)更多的商機(jī)。

但是，回收完整的葉片不是唯一的選擇;葉片的部分也可以使用。葉片部分已被用于荷蘭的公交候車亭和公共座位，以及一些國(guó)家的兒童游樂場(chǎng)用品。海洋結(jié)構(gòu)和藝術(shù)裝置也是其他潛在的應(yīng)用。

丹麥?zhǔn)秋L(fēng)能領(lǐng)域的先鋒，自然成為面對(duì)大宗處理挑戰(zhàn)的首批國(guó)家之一。在那里，已經(jīng)組建了一個(gè)工作小組，結(jié)合幾個(gè)重要參與者的專業(yè)知識(shí)，并將其用于葉片的回收發(fā)展。由丹麥風(fēng)能協(xié)會(huì)協(xié)調(diào)，該機(jī)構(gòu)約有20名參與者，包括MHI-Vestas，LM Wind Power和西門子等。鑒于“生產(chǎn)者責(zé)任”原則作為歐洲廢物戰(zhàn)略的推動(dòng)力，越來越多地影響到這些葉片制造商。

填埋

垃圾填埋在處理方面，盡管垃圾量低，葉片尺寸仍然較小，但垃圾填埋是主要的選擇。葉片可能會(huì)被切割成可管理的碎片，但是沒有更多的預(yù)處理。由于塑料的可降解性很低或可忽略不計(jì)，所以塑料通常是有問題的，并且這個(gè)問題對(duì)于增強(qiáng)塑料來說是最顯著的。 WT葉片到2020年每年可能會(huì)產(chǎn)生大約5萬噸的廢棄物，到2034年將增長(zhǎng)4倍(根據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)的研究)，填埋并不是一個(gè)可行的長(zhǎng)期解決方案。已經(jīng)獲得許可的設(shè)施正在變得有限。

在德國(guó)，當(dāng)局一直禁止使用垃圾填埋場(chǎng)處理葉片(和其他物品)，并在其他地方征收懲罰性費(fèi)用;英國(guó)的填埋稅已經(jīng)可以達(dá)到80英鎊/噸以上。而且，隨著公眾對(duì)所涉及的垃圾填埋量的認(rèn)識(shí)不斷增加，在一個(gè)以綠色資信為榮的行業(yè)中企業(yè)的聲譽(yù)可能受損。

焚化

焚化垃圾可以通過焚化處理FRP來避免，這是一個(gè)合理可行且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。然而，來自工藝的灰渣雖然大量減少，但其本身需要用垃圾填埋處理或用于其他制造業(yè)，如水泥。轉(zhuǎn)子葉片灰有一些需求，因?yàn)樗写罅康亩趸韬外}，是高檔熟料的兩個(gè)主要成分。

燃燒過程需要有效控制，以避免麻煩的排放。而且，大多數(shù)焚燒爐不能容納這樣大的物品，所以通常不得不將轉(zhuǎn)子葉片切割成適合的尺寸。

材料再利用

材料再利用一個(gè)有吸引力的替代方法是在二次產(chǎn)品如骨料和水泥中使用回收材料。將退役葉片削減成較小的碎片或顆粒，可用于提高建筑和相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)品性能的潛力相當(dāng)大。或者，它們可以用作燃料。來自轉(zhuǎn)子葉片，舟皿和其他eol復(fù)合材料的玻璃纖維碎片已經(jīng)在混凝土爐中被使用，隨后的灰分可以被混入混凝土中作為填充劑，其中短纖維也可以具有一些增強(qiáng)效益。

一家丹麥大型拉擠玻璃纖維型材制造商Fiberline Composites A / S指出，水泥和玻璃纖維之間有著天然的聯(lián)系。它們都含有砂(二氧化硅)，所以玻璃纖維碎片可以與水泥中使用的天然砂相容，而樹脂含量在高能耗水泥制造過程中可以用作燃料。

Fiberline是一個(gè)合作的一部分，它把廢棄物送到德國(guó)公司Zajons Logistik和Neocomp GmbH，在那里大型玻璃纖維碎片在巨型破碎機(jī)中被壓縮成顆粒。通過添加其他類型的回收物來調(diào)整熱值。得到的顆粒狀物料被送到水泥制造商Holcim AG，包括水泥制造窯的原料。 Holcim聲稱，通過這種方式將1000噸玻璃纖維廢棄物回收利用。成為可能產(chǎn)生最小灰塵、灰燼或其他殘留物的工藝，可節(jié)省450噸煤炭，200噸白堊，200噸砂子和150噸氧化鋁。

在另一途徑中，可以將原材料進(jìn)一步研磨成粉末，然后以其他方式使用粉末，例如用在熱成型模具的生產(chǎn)中。