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
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
К вопросу переработки лопастей ветряных турбин
Сегодня от 85 до 90% общей массы ветряных турбин может быть переработано. Однако лопасти ветрогенератора — это отдельная проблема. Изготовленные из сложных композитных материалов, обеспечивающих легкие, прочные и долговечные изделия, они требуют особых процессов переработки.
Несмотря на технологические препятствия ветроэнергетика интенсивно работает над проблемой эффективной утилизации композитных лопастей, а некоторые её ведущие представители взяли на себя обязательства обеспечить безотходную деятельность. Скажем Vestas взял на себя обязательство обеспечить нулевой уровень отходов (zero waste) для своих машин к 2040 году.
Европейская ассоциация ветроэнергетики WindEurope, Европейский совет химической промышленности (Cefic) и Европейская ассоциация производителей композитов (EuCIA) представили свои рекомендации по утилизации лопастей ветряных турбин в новом докладе «Ускорение кругооборота (circularity) лопастей ветряных турбин».
Генеральный директор WindEurope Джайлс Диксон отметил: «Первое поколение ветряных турбин начинает выходить из эксплуатации. Многие из них будут заменены современными, более эффективными генераторами. По нашим оценкам, к 2023 году в Европе будет выведено из эксплуатации 14 000 лопастей ветряных турбин (примерно 40-60 тысяч тонн композитных отходов). Утилизация этих старых лопастей является для нас главным приоритетом, поскольку мы привержены принципам круговой экономики. Наше сотрудничество с Cefic и EuCIA является ключом к расширению необходимых технологий переработки и цепочек создания стоимости».
«Мы стремимся поддерживать индустрию композитов в процессе поиска надежных технологий переработки», — добавляет Роберто Фрассайн, президент EuCIA. «Наше сотрудничество с WindEurope и Cefic является отличным примером того, как мы можем добиться прогресса в создании решений, которые были бы устойчивыми и экономически жизнеспособными».
Основные выводы доклада:
Существуют различные технологии для переработки лопастей ветряных турбин, но не все решения пока доступны в промышленном масштабе и экономически конкурентоспособны.
Основной сегодняшней технологией утилизации композитных отходов является их использование в производстве цемента [в качестве энергетического сырья и добавки]. WindEurope, Cefic и EuCIA решительно поддерживают увеличение и улучшение переработки (ресайклинга) композитных отходов путем разработки альтернативных технологий. Это требует увеличения финансирования исследований и инноваций. [Среди других технологий названы механическая переработка, сольволиз, пиролиз, высоковольтное электроимпульсное дробление и их комбинация].
В то же время и существующие методы утилизации, такие как использование композитов в производстве цемента, должны также развиваться более широко, чтобы справиться с растущими потоками отходов.
Наилучшая стратегия для лопастей ветряных турбин — это стратегия жизненного цикла, в которой учтены все его этапы, включая разработку, испытания, техническое обслуживание, модернизацию и соответствующую технологию переработки, чтобы обеспечить максимальное извлечение ценности из материала в течение срока его службы.
Наконец, вторичная переработка композитных материалов — это межотраслевая проблема. Ветроиндустрия производит намного меньше композитных отходов, чем другие отрасли. По оценкам EuCIA в 2025 году ветроэнергетика даст 66 000 тонн термореактивных композитных отходов. Это всего лишь 10% от общего предполагаемого количества термореактивных композитных отходов (и менее 5% от общего количества композитных отходов, включая термореактивные и термопластичные материалы). Другие сектора, производящие композитные отходы, — это строительство и недвижимость, электротехника и электроника, транспорт, морские перевозки, аэронавтика, потребительский сектор, резервуары и трубы. Поэтому требуется активное участие всех секторов и органов, использующих композитные материалы, для разработки экономически эффективных решений и сильных европейских цепочек создания стоимости.
Источник