Как утилизируют лопасти ветрогенераторов

Лопастей много, а места мало, или Как утилизировать ветрогенераторы

Как известно, старению подвержены не только живые организмы, но и оборудование, технологии, агрегаты и т. д. Поэтому, вполне естественно, что устаревшее нуждается в переработке или утилизации. И если в отношении животных и растений природа заранее позаботилась об этом, то вот с тем, что произвёл человек, дела обстоят немного сложнее.

Достаточно серьёзная проблема, которая всё чаще обращает на себя внимание различного рода экспертов, — износ ветроустановок первого поколения. Почти все они или выработали ресурс, или устарели настолько, что их содержание становится нерентабельным, а значит настала пора задуматься об утилизации.

Вопросов с тем, что делать с металлическими, бетонными и силовыми конструкциями ветрогенератора не возникает, а вот куда девать многометровые лопасти — пока что не совсем ясно.

Как вариант: организация детских игровых площадок. Из лопастей получатся отличные горки, лесенки, туннели и много чего ещё, что так нравится детям

Лопасть — самая большая деталь ветряка и делается, как правило, из композитных материалов. Уже сейчас в Европе, вплоть до 2022 года, будут ежегодно демонтировать свыше 3800, а в США около 8000 лопастей. Обширный демонтаж потребует создания новых логистических схем и технологических ухищрений для того, чтобы полностью переработать устаревший ветровой генератор. Но вторичное использование композита, из которого выполнены ветровые лопасти, невыгодно с точки зрения расходов.

Сейчас в сети можно найти фотографии, на которых запечатлены кадры того, как гигантские части ветрогенераторов просто засыпаются землёй. Для этих целей выделяются огромные площади и возникает вполне закономерное умозаключение об отнюдь не безвредном и экологически безопасном методе генерации. Да, к счастью материалы, из которых сделана лопасть, безопасны и сами по себе не наносят вреда живым организмам, почве или воде. Но организация полигонов для захоронения неразлагающихся деталей становится настоящей проблемой — выводящихся из эксплуатации ветряков всё больше, площади для утилизации всё меньше, а организация таких мест нарушает экологический баланс, превращая зелёные участки в пустыри.

К примеру, всего в трёх 50-метровых лопастях маломощного (по сегодняшним меркам) ветряка содержится около 20 тонн полимеров, армированных волокном (FRP). Как такое количество полимерных веществ использовать повторно или эффективно перерабатывать? Их ведь нельзя сжечь или вывезти на свалку, как обычный мусор. И если не придумать хоть сколько-то приемлемый способ вторичного использования, то к 2050-му году утилизации будут ждать уже 40 млн тонн композитов. Такие данные приводит исследовательский проект Re-Wind, активно занимающийся поиском решения проблем переработки. Кстати, опыт применения устаревших частей ветрогенератора уже есть.

Лопасти ветрогенераторов электростанции Vindeby, закрывшейся в 2017 году, были использованы в качестве шумоподавительных барьеров на автомагистралях Дании. Стекловолокно, применяемое в строительстве ветряков, обладает лучшими шумозащитными характеристиками по сравнению с той же минеральной ватой ввиду своей высокой плотности.

Другая компания — The European Technology & Innovation Platform on Wind Energy — поделилась возможными перспективами превращения лопастей во вторсырьё. Для этого их режут на части и измельчают до волокон. Полученную структуру можно включать в производство досок из полимеров, поддонов для складских помещений, отделочных материалов для наружного применения. Также в Европе научились применять композитные материалы в строительстве — часть цементного сырья заменяется стекловолоконными и композитными материалами при производстве бетона. Оставшиеся органические включения сжигают как топливо вместо угля, снижая выбросы углеводорода в атмосферу.

Вдобавок к этому, специалисты работают над альтернативными технологиями переработки композитных лопастей, такими как: механическая рециркуляция, сольволиз и пиролиз. Успешные исследования в этих направлениях дадут возможность создавать безотходные ветровые турбины. Так, компания Vestas обещает наладить безотходное производство ветрогенераторов к 2040 году.

Не осталась в стороне химическая и композитная промышленность — совместно с ветроэнергетическими корпорациями создана межотраслевая площадка, основой которой является ветроэнергетическое объединение WindEurope, Европейский совет химической промышленности Cefic и ассоциация EUCIA, производящая композитные материалы. Совместными усилиями корпорации ведут поиск новых способов утилизации и переработки лопастей ветряков.

Одним из важнейших направлений в сфере промышленной утилизации ветрогенераторов компании считают достаточное финансирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Значение этого направления сложно переоценить, так как оно позволит достичь технологического превосходства на этапе перехода к устойчивому электроэнергетическому комплексу.

Тем временем, Соединённые Штаты Америки тоже не стоят на месте — претворяются в жизнь несколько стартапов по вторичной переработке ветротурбинных лопастей, одним из которых является Global Fiberglass Solution. Участники объединения, функционирующего с 2009 года, занимаются изучением вопросов применения композитных материалов в различных отраслях промышленности. К примеру, на техасском заводе уже успешно используют метод разрушения лопастей с последующим прессованием их в плиты с древесноволокнистой структурой и пеллеты для строительной отрасли. Другие проекты предполагают использование композитов для производства ограждений и даже железнодорожных шпал. Ещё одно перспективное направление — создание гранулированного сырья из старых лопастей, которое в дальнейшем пойдёт на создание новых.

Композитный материал крайне устойчив не только к воздействиям окружающей среды — без утилизации он никуда не денется ещё тысячи лет

Источник

Старым ветряным турбинам дают вторую жизнь: их перерабатывают, тем самым уменьшая загрязнение

Проблема переработки старых объектов ВИЭ будет становиться очень актуальной по мере развития сектора возобновляемой энергетики. Ученые ломают голову над тем, как сделать это более эффективно и безопасно. Пока же отработанные лопасти и башни ветрогенераторов складируют на специальных полигонах, где они ожидают появления новой технологии, которая позволит им обрести «вторую жизнь».

Проблемы переработки ветряных турбин

До сих пор четкой стратегии по переработке ветроустановок создано не было. Имеющиеся на данный момент идеи подойдут для небольшого числа утилизируемых изделий. Труднее всего перерабатывать лопасти, состоящие из стекловолокна и композитных материалов. Извлечение последних — довольно трудоемкая задача. В настоящее время из эксплуатации выводят пока еще самые первые установки, построенные в конце 20-го века. В 2019 и в 2020 году планируется утилизировать около двух гигаватт мощностей. Это совсем не много, однако цифра будет быстро расти, отражая ход развития ветроэнергетики в первом и втором десятилетиях 21-го века.

Сейчас наиболее простой способ утилизации лопастей — это складирование на открытых полигонах. По мере развития технологий переработки содержащиеся в них материалы будут вовлечены в повторный оборот.

Существующие решения

Некоторые естествоиспытатели пытаются найти локальное применение отработавшим турбинам. Например, мистер Лилли нашел способ превращения стекловолоконных композитных компонентов в небольшие гранулы. Эти пеллеты можно переработать в пластмассу для шприцов или во влагонепроницаемые плиты, которые могут пригодиться в строительстве. Идея Лилли уже заинтересовала некоторых производителей.

Пиролиз

Другой возможный способ утилизации — это пиролиз. Сначала лопасти измельчаются, а затем производится нагрев до температуры 450-700 градусов Цельсия. Восстановленные волокна можно использовать для изготовления краски, клея, бетона. Также в процессе пиролиза образуется синтез-газ, который можно сжигать в двигателях внутреннего сгорания. А древесный уголь применим в качестве удобрения. Однако для процесса пиролиза необходимо много энергии, и пока он был осуществлен лишь в лаборатории.

Другие применения

В Роттердаме лопастям отслуживших свой срок ветроустановок нашли довольно необычное применение. Их использовали для оборудования детской площадки площадью 1200 квадратных метров. Из них сделали башни, горки, туннели, пандусы. На все ушло 5 лопастей старых ветряных турбин.

Аналогичным образом поступили и в голландском городе Тернойцен, а также на двух автобусных остановках Роттердама.

Архитектор Чезаре Перен предполагает использовать два 55-метровых лезвия при строительстве моста в городе Ольборг, что находится в Дании.

Размер и утилизация

С каждым годом увеличивается как средний, так и максимальный размер ветровых установок. Вслед за ними растет и вырабатываемая ими мощность. Однако рано или поздно их тоже придется утилизировать. И сделать это будет намного сложнее, чем в случае с небольшими изделиями. Сейчас крупнейшая в мире ветровая турбина имеет 107-метровые лопасти и производит 12 МВт электроэнергии. Такие турбины вырабатывают энергию на большой высоте, где средняя скорость ветра выше. Поэтому со временем ветроустановки будут становиться только больше.

Чтобы демонтировать такие объекты, потребуются более крупные предприятия и суда, а также другие средства транспорта. А это еще больше осложнит утилизацию. Особенно это будет актуально для будущих морских установок, которые будут иметь огромные размеры. Пока же морская ветроэнергетика находится еще в начальной стадии своего развития. Очевидно, рано или поздно подходящая технология переработки будет разработана. Но на это может уйти много лет.

Источник

План переработки лопастей ВЭУ, который избавит от них полигоны для отходов

Утилизация гигантских ветроэнергетических установок – задача не из лёгких. Их лопасти сконструированы таким образом, чтобы выдерживать экстремальные погодные условия, от палящей жары в пустыне до ураганных ветров, а это означает, что их «жизненный путь» почти всегда заканчивается на свалке. По данным исследовательской компании Bloomberg New Energy Finance, как минимум до 2022 г. в одной только Европе ежегодно будет выводиться из эксплуатации примерно 3800 лопастей ВЭУ, поскольку наиболее старые ветроустановки достигли «пенсионного возраста».

Но решение удалось найти начинающей компании родом из Дании: они предлагают измельчить эти лопасти, превратив сверхстойкую смесь стекловолокна и промышленного клея в ограждения, предназначенные для подавления шума от автомагистралей и работающих заводов. Путём применения механизмов того же типа, которые используются на автомобильных свалках, фирма из Копенгагена Miljoskarm может измельчать лопасти на мелкие кусочки размером от 1 до 2 сантиметров. Затем материал укладывают в корпуса также из переработанного пластика, которые блокируют шум на том же уровне, что и аналогичные преграды из алюминия и минеральной ваты, но при этом требуют меньших затрат на техобслуживание.

«Большинство людей при упоминании проблем, вызываемых ветрогенераторами, первым делом называют производимый ими шум», – поделился Якоб Нильсен (Jakob Nielsen), генеральный директор и основатель Miljoskarm. «Поэтому мне очень понравилась мысль превратить их в нечто, что как раз подавляло бы шум. Всё это очень удачно вписывается в концепцию безотходной экономики (экономика с многооборотным использованием продукции)».

Впервые вопрос о том, что же делать с лопастями выводимых из эксплуатации ветроустановок, встал в последние пять лет, когда срок эксплуатации первых ВЭУ, проработавших более двух десятилетий, подходил к концу. Потребность в лучшем решении, чем просто захоранивать их на свалках, неуклонно возрастала, поскольку вместе с ростом числа ВЭУ росло и число используемых на них лопастей. Это и навело компании, представляющие зарождающуюся отрасль, на поиски новых решений по их переработке.

В США компания Global Fiberglass Solutions разработала метод измельчения лопастей до состояния дроби, использующейся в напольных и настенных покрытиях. В Нидерландах работникам архитектурного бюро Superuse Studios удалось измельчить пять списанных лопастей ВЭУ и использовать их детали для создания горок на детской площадке в г. Роттердам. Между тем, компания Miljoskarm рассчитывает переработать в этом году от 50 до 100 тонн материала. Учитывая, что из одной 50-метровой лопасти получается около 15 тонн, это эквивалентно переработке от 3 до 6 единиц.

Величина вредных выбросов при эксплуатации ВЭУ

Около 80 % выбросов углекислого газа в атмосферу за весь срок службы ВЭУ приходится на сырьевые материалы и компоненты.

• Лопасти – 20 %
• Башня – 25 %
• Фундамент – 13 %
• Гондола – 13 %
• Редуктор и вторичный вал – 10 %
• Ступица (хаб) – 5 %
• Ремонт и замена оборудования – 5 %
• Кабельная линия на площадке – 8 %
• Вывод из эксплуатации – 1 %
• Монтаж – 1 %
• Охлаждающая система на верхней крышке корпуса гондолы – 1 %
• Трансформатор на площадке – 1 %

Источник: Vestas, Bloomberg Intelligence. Расчёты основаны на модели ВЭУ «V150-4.2 MW». Диаграмма показывает в процентном соотношении величину вклада конкретного компонента ветроэлектростанции в потенциал глобального потепления.

В настоящее время компания обращается к инвесторам с просьбой о финансировании в размере 1-2 млн. евро (от 1,1 до 2,3 млн. долл. США) для расширения производственных мощностей за счёт ввода в эксплуатацию дополнительных установок. По словам г-на Нильсена, его компания также работает над новыми продуктами, которые, возможно, позволят ей выйти на другие рынки.

«Пластиковым и стеклянным волокнам присущи определённые свойства, препятствующие их разрушению», – заявил он. «Но используя их в шумопоглощающих ограждениях, мы обращаем этот побочный эффект, мешающий их переработке, в весьма полезное качество, которое позволяет им служить долгие годы».

Г-н Нильсен считает, что продукция его компании становится всё более востребованной, так как спрос на подобные противошумовые панели только растёт. Среди потенциальных покупателей – коммунальные учреждения, потому что именно они несут ответственность за установку надёжных барьеров, защищающих населённые пункты, расположенные на обочине крупных магистралей и автодорог. Компания Miljoskarm также поставила панели шумового ограждения ряду промышленных предприятий и частных заказчикам по цене от 100 евро за квадратный метр.

В Европе число людей, подверженных шумовому загрязнению, возрастет к 2030 г., поскольку, согласно прогнозу Европейского агентства по защите окружающей среды ( European Environment Agency) , использование автомобильного, железнодорожного и воздушного транспорта будет только возрастать. С ним будет расти и уровень шума, даже если, как говорится в исследовании, в течение следующего десятилетия половина автомобилей с двигателем внутреннего сгорания будет заменена электромобилями.

«У нас образуется столько тысяч тонн выброшенных лопастей ветрогенераторов и стекловолокна, что с этим нужно что-то делать», – считает г-н Нильсен. «Просто захоронить всё это на полигонах для отходов – это явно не путь прогресса».

Источник