vindmøllevinger behøver ikke at ende på lossepladser

dette er en af fire blogs i en serie, der undersøger aktuelle udfordringer og muligheder for genanvendelse af rene energiteknologier. Se det indledende indlæg, samt andre poster på solpaneler og energilagringsbatterier. Særlig tak til Jessica Garcia, UCS sommer 2020 Midtvesten Clean Energy Policy-stipendiat, for forskningsstøtte og medforfatter til disse stillinger.

vindmøller er steget i størrelse og mængde for at imødekomme kravene til ren energikapacitet

moderne vindkraft omdanner den kinetiske (bevægelsesenergi) energi fra vind til mekanisk energi. Dette sker ved drejning af store glasfiberblade, som derefter drejer en generator for at producere elektricitet. Vindmøller, som de er kendt, kan placeres på land eller offshore.

vindkraft forventes at fortsætte med at vokse i hele USA i 2050. Den seneste rapport fra markedet for Vindteknologier udarbejdet af Berkeley National Laboratory fandt, at priserne på vindenergi til enhver tid er lave, og for 2019 kom 7,3 procent af elproduktionen i USA fra vind. I dette blogindlæg vil vi undersøge landbaserede vindmøller og de genanvendelsesmuligheder, der findes, men som endnu ikke er bredt implementeret for turbinevingerne.

Vindmølledesign har udviklet sig over tid til at stige i størrelse og effektivitet, hvilket i sidste ende fører til større produktionskapacitet. Principdesignet for kommercielle turbiner i dag er vindmøller med vandret akse bestående af en rotor med tre glasfiberblade fastgjort til et nav, som i sig selv er fastgjort til et centralt stykke (nacellen), der er monteret på et ståltårn. Forskellige andre maskiner og betonfundamenter er også inkluderet i moderne vindmølledesign, der inkluderer over 8.000 dele pr.

vindmøllevinger i den eksisterende amerikanske flåde gennemsnit omkring 50 meter i længden, eller omkring 164 fod (ca.bredden af en amerikansk fodboldbane). Og med de seneste tendenser til at bruge længere knive på større turbiner og højere tårne for at øge elproduktionen, når nogle af de største knive, der produceres i dag, 60-80 meter i længden.

med hensyn til holdbarhed varer vindmøller i gennemsnit ca.25 år. Cirka 85 procent af turbinekomponentmaterialer—såsom stål, kobbertråd, elektronik og gearing—kan genbruges eller genbruges. Men knivene er forskellige, da de består af glasfiber (et kompositmateriale) for at være lette for effektivitet, men alligevel holdbare nok til at modstå storme. Bladmaterialets blandede natur gør det vanskeligt at adskille plasten fra glasfibrene for at genbruge til et brugbart glasfibermateriale—og den nødvendige styrke til knivene betyder, at de også er fysisk udfordrende at bryde fra hinanden.

hvor ender brugte vindmøllevinger nu?

vindmøllevinger kræver bortskaffelse eller genanvendelse, når møllerne nedlægges i slutningen af brugsfasen, eller når vindmølleparker opgraderes i en proces, der kaldes genvinding. Omlægning indebærer at holde det samme sted og ofte vedligeholde eller genbruge den primære infrastruktur til vindmøller, men opgradere med større kapacitetsturbiner. Bladene kan udskiftes med mere moderne og typisk større knive. Uanset hvad udgør glasfiberbladene, når de ikke længere er nødvendige, den største udfordring for end-of-use overvejelser for vindenergi.

selvom det er muligt at skære knivene i et par stykker på stedet under en nedlukning eller repereringsproces, er stykkerne stadig vanskelige og dyre at transportere til genbrug eller bortskaffelse. Og processen med at skære de ekstremt stærke knive kræver enormt udstyr såsom køretøjsmonterede trådsave eller diamanttrådsave svarende til det, der bruges i stenbrud. Fordi der er så få muligheder for genanvendelse af knivene i øjeblikket, langt de fleste af dem, der når slutningen af brugen, opbevares enten forskellige steder eller føres til lossepladser.

faktisk rapporterede Bloomberg Green tidligere i år om vindmøllevinger, der bortskaffes på lossepladser. Selvom affaldsstrømmen kun repræsenterer en lille brøkdel af amerikansk kommunalt fast affald, er det helt klart ikke en ideel situation. Da vindmøller nedlægges eller udskiftes, opstår behovet for mere kreative genbrugsløsninger til brugte knive.

den gode nyhed er, at nogle bestræbelser på at udvikle alternativer er i gang. To store forsyningsselskaber i USA, PacificCorp og MidAmerican Energy, for eksempel, har for nylig annonceret planer om at samarbejde med Tennessee-firmaet Carbon Rivers for at genbruge nogle af de værktøjer, der er brugt turbineblade i stedet for at deponere dem. Teknologien, der bruges af Carbon Rivers, understøttes gennem tilskudsfinansiering af det amerikanske energiministerium og vil blive brugt til at nedbryde og genbruge glasfiber fra brugte turbineblade.

nye innovationer inden for genanvendelse af glasfiber

mens den sammensatte karakter af glasfiberturbineblade gør dem notorisk vanskelige at håndtere i slutningen af brugen, kan interessen for at finde alternativer også udløse kreativitet og innovation. For eksempel udviklede et partnerskab, der involverede universiteter i USA, Irland og Nordirland, nogle interessante anlægsprojekter til genbrug og genanvendelse af glasfiberblade. Disse inkluderer brug af nedlagte knive i anlægsprojekter som en del af kraftlinjekonstruktioner eller tårne eller tage til nødsituationer eller overkommelige boliger. I Nordirland overvejer Re-vind også at pilotere dem til brug i fodgængerbroer langs grønne veje.

længere nede i affaldshierarkiet begynder yderligere genanvendelsesmuligheder at dukke op. Vindeuropa, der repræsenterer den Europæiske Unions vindindustri, samarbejder med European Chemical Industry Council (Cefic) og European Composites Industry Association (EuCIA) for at udvikle nye metoder til genbrug af bladmaterialer. Organisationerne vurderer, at 14.000 vindmøllevinger vil blive nedlagt i løbet af de næste par år alene i Europa. I maj 2020 producerede konsortiet accelererende vindmøllevinge cirkularitet, en omfattende rapport, der beskriver design, forskning og tekniske løsninger med fokus på vindmøllens livscyklus.

en vigtig overvejelse for genanvendelse af kompositmaterialer er at sikre, at genvindingsprocessen har et nettopositivt resultat sammenlignet med alternativet til bortskaffelse på lossepladser. Et eksempel kommer fra Tyskland, hvor konceptet med genanvendelse af turbineblade til cement først blev udviklet for omkring et årti siden gennem et anlæg bygget under et partnerskab mellem Geocycle, en forretningsenhed i building materials corporation HolcimAG, og virksomheden.

denne form for genanvendelse involverer kontrol af bortskaffelsesforsyningskæden—herunder savning af turbineblade i mindre stykker på nedlukningsstedet for at reducere transportlogistik og omkostninger. Processen lover 100 procent genanvendelse og reduktion af kulstofemissioner fra cementbearbejdning ved at erstatte produktion af cementråmaterialer med de genanvendte knive plus brugen af biogas fra organiske rester i stedet for kul som brændstof.

andre teknologier såsom mekanisk genbrug, solvolyse og pyrolyse udvikles også, hvilket ideelt set vil give industrien yderligere muligheder for håndtering af glasfiberblade, når de når slutningen af brugen.

en anden kreativ genanvendelsesmulighed producerer pellets eller plader, der kan bruges i tømrerapplikationer. I 2019 begyndte Global Fiberglass Solutions at producere et produkt kaldet EcoPoly Pellets i USA og vil snart desuden producere en panelversion. Disse produkter er certificeret til at blive genanvendt fra nedlagte vindmøllevinger gennem radiofrekvensidentifikation (RFID) sporing fra bladet til slutproduktet. EcoPoly Pellets kan omdannes til en række forskellige produkter, såsom lagerpaller, gulvmateriale eller parkeringsbollards. På baggrund af sine efterspørgselsprognoser forventer Global Fiberglass Solutions at kunne behandle 6.000 til 7.000 blade om året på hver af sine to fabrikker.

en ekstra tilgang til klingegenvindingsproblemet er at fokusere på forhåndsstykket—Hvad knivene er lavet af. Yderligere forskning og udvikling undersøger brugen af termoplastisk harpiks i stedet for glasfiber eller kulfiber til vindmøllevinger. Materialet kan være lettere og billigere at genbruge.

i sidste ende kræver målet om at øge innovationen mod yderligere anvendelsesapplikationer til pensionerede turbineblade at have tilstrækkelig efterspørgsel på markedet til at tilskynde til oprettelse af faciliteter, der kan genbruge knivene. Ved siden af denne udfordring er en mangel på politik i USA. med hensyn til slutanvendelseshensyn for turbinevinger, der yderligere bidrager til status for opbevaring eller bortskaffelse som fast affald på deponeringsanlæg.

opnåelse af 100 procent genanvendelighed af vindmøllesystemer

som beskrevet ovenfor er det i øjeblikket billigere at bortskaffe vindmøllevinger i den nærmeste losseplads snarere end den ofte langdistancetransport, der kræves til genbrug i det begrænsede antal faciliteter, der kan behandle dem effektivt. Industrien lider desuden i øjeblikket af manglende lovgivningsmæssigt pres eller markedsincitamenter til fuldt ud at udvikle andre end-of-use-muligheder.

to tilgange til en mere cirkulær økonomi er større kommunikation langs vindmølleforsyningskæden og ambitiøse mål. For eksempel annoncerede Vestas Vindsystemer A/S, en vindmølledesign -, fremstillings-og global installationsfirma, en dristig forpligtelse til at producere nul affald vindmøller inden 2040. Virksomheden planlægger at opnå dette ved at øge genanvendeligheden i løbet af de næste 20 år ved at arbejde tæt sammen med sine partnere i forsyningskæden for i sidste ende at undgå forbrænding eller deponering af sine produkter. Flere partnerskaber som disse mellem vindindustrivirksomheder er nødvendige for at hjælpe med at udfylde hullet og gøre vindenergisystemer 100 procent genanvendelige.

amerikanske stater bør også overveje politiske mekanismer til at drive markedsudvikling af alternative løsninger, såsom øget producentansvar, ud over bortskaffelse af vindmøllevinger på lossepladser. Stater kan desuden overveje måder at støtte opførelsen af regional genanvendelsesinfrastruktur—især i stater med større dele af vindkraft som f.eks.

se de andre blogs i denne serie for en introduktion til genbrug af rene energiteknologier samt yderligere oplysninger om genbrug af solcellepaneler og energilagringsbatterier.