Vindturbinblader Trenger ikke Å Ende Opp På Deponier

Dette Er en av fire blogger i en serie som undersøker dagens utfordringer og muligheter for gjenvinning av ren energiteknologi. Vennligst se innledende innlegg, samt andre oppføringer på solcellepaneler og energilagringsbatterier. Spesiell takk Til Jessica Garcia, UCS Sommer 2020 Midwest Clean Energy Policy Fellow, for forskningsstøtte og medforfatter av disse innleggene.

Vindturbiner har økt i størrelse og kvantitet for å møte ren energi kapasitetskrav

Moderne vindkraft konverterer kinetisk (bevegelse) energi fra vind til mekanisk energi. Dette skjer ved å dreie store glassfiberblader, som deretter spinner en generator for å produsere strøm. Vindturbiner, som de er kjent, kan ligge på land eller offshore.

Vindkraft forventes å fortsette å vokse OVER HELE USA innen 2050. Den nyeste Vindteknologimarkedsrapporten utarbeidet Av Lawrence Berkeley National Laboratory fant at vindkraftprisene alltid er lave, og for 2019 kom 7, 3 prosent av kraftproduksjonen i usa fra vind. I dette blogginnlegget vil vi undersøke landbaserte vindturbiner og resirkuleringsmulighetene som eksisterer, men som ennå ikke er utbredt for turbinbladene.

Vindturbindesign har utviklet seg over tid for å øke i størrelse og effektivitet, noe som til slutt fører til større genereringskapasitet. Prinsippet utformingen av kommersielle turbiner i dag er vannrett akse vindturbiner som består av en rotor med tre glassfiber blader festet til et nav, som i seg selv er festet til en sentral brikke (maskinhuset) som er montert på en stål tårn. Ulike andre maskiner og betongfundamenter er også inkludert i moderne vindturbindesign, som inkluderer over 8000 deler per turbin.

Vindturbinblader i den eksisterende amerikanske flåten gjennomsnittlig rundt 50 meter i lengde, eller ca 164 fot (omtrent bredden PÅ EN AMERIKANSK fotballbane). Og med nyere trender for å bruke lengre blader på større turbiner og høyere tårn for å øke kraftproduksjonen, når noen av de største bladene som produseres i dag 60-80 meter i lengde.

når det gjelder holdbarhet, varer vindturbiner i gjennomsnitt ca 25 år. Om lag 85 prosent av turbinkomponentmaterialer—som stål, kobbertråd, elektronikk og giring—kan resirkuleres eller gjenbrukes. Men bladene er forskjellige da de består av glassfiber (et komposittmateriale) for å være lette for effektivitet, men likevel holdbare nok til å motstå stormer. Bladmaterialets blandede natur gjør det vanskelig å skille plasten fra glassfibrene for å resirkulere til et brukbart glassfibermateriale-og styrken som trengs for bladene, betyr at de også er fysisk utfordrende å bryte fra hverandre.

hvor ender brukte vindturbinblader opp nå?

vindturbinblader krever avhending eller resirkulering når turbinene er tatt ut av drift ved sluttbrukstrinnet, eller når vindparker oppgraderes i en prosess som kalles repowering. Repowering innebærer å holde samme sted og ofte opprettholde eller gjenbruke den primære infrastrukturen for vindturbiner, men oppgradere med større kapasitetsturbiner. Bladene kan bli erstattet med mer moderne og vanligvis større blader. Uansett, glassfiberbladene, når de ikke lenger er nødvendige, utgjør den største utfordringen for sluttbrukerhensyn for vindkraft.

selv Om det er mulig å kutte bladene i et par stykker på stedet under en nedstenging eller repowering prosess, bitene er fortsatt vanskelig og kostbart å transportere for resirkulering eller avhending. Og prosessen med å kutte de ekstremt sterke bladene krever enormt utstyr som kjøretøymonterte trådsager eller diamanttrådsager som ligner på det som brukes i steinbrudd. Fordi det er så få alternativer for gjenvinning av bladene for tiden, blir de aller fleste av de som når sluttbruk, enten lagret på forskjellige steder eller tatt til deponier.

Faktisk Rapporterte Bloomberg Green tidligere i år om vindturbinblader som ble kastet i deponier. Selv om avfallsstrømmen bare representerer en liten brøkdel AV oss kommunale faste avfall, er det tydeligvis ikke en ideell situasjon. Som vindturbiner blir tatt ut av drift eller erstattet, oppstår behovet for mer kreative resirkuleringsløsninger for brukte blader.

den gode nyheten er at noen forsøk på å utvikle alternativer er i gang. To store verktøy I USA, PacificCorp Og MidAmerican Energy, har for eksempel nylig annonsert planer om å samarbeide med Tennessee-selskapet Carbon Rivers for å resirkulere noen av de brukte turbinbladene i stedet for å deponere dem. Teknologien Som Brukes Av Carbon Rivers støttes gjennom stipendfinansiering av Us Department Of Energy og vil bli brukt til å bryte ned og gjenbruke glassfiber fra brukte turbinblader.

Nye innovasjoner i glassfiberresirkulering

mens kompositt naturen av glassfiberturbinblader gjør dem notorisk vanskelig å håndtere på slutten av brukstrinnet, kan interessen for å finne alternativer også gnist kreativitet og innovasjon. For eksempel utviklet et partnerskap som involverte Universiteter I USA, Irland og Nord-Irland, Kalt Re-wind, noen interessante konstruksjonsprosjektideer for gjenbruk og gjenbruk av glassfiberblader. Disse inkluderer bruk av nedlagte kniver i anleggsprosjekter som en del av powerline strukturer eller tårn, eller tak for nødstilfelle eller rimelige boliger. I Nord-Irland vurderer Re-wind også pilotering dem for bruk i fotgjengerbroer langs greenways.

Lenger ned i avfallshierarkiet begynner flere gjenvinningsalternativer å dukke opp. WindEurope, som representerer eus vindindustri, samarbeider med European Chemical Industry Council (Cefic) og European Composites Industry Association (EuCIA) for å utvikle nye metoder for gjenbruk av bladmaterialer. Organisasjonene anslår at 14.000 vindturbinblader vil bli avviklet i Løpet Av de neste årene i Europa alene. I Mai 2020 produserte konsortiet Accelerating Wind Turbinblade Circularity, en omfattende rapport som beskriver design, forskning og tekniske løsninger fokusert på vindturbinens livssyklus.

et viktig hensyn for resirkulering av komposittmaterialer er å sikre at gjenvinningsprosessen har et netto positivt resultat sammenlignet med alternativet til deponering. Et eksempel kommer Fra Tyskland, hvor konseptet med å resirkulere turbinblader til sement først ble utviklet for omtrent ti år siden gjennom et anlegg bygget under et partnerskap Mellom Geocycle, en forretningsenhet I byggematerialeselskapet HolcimAG, og Selskapet Zajons.

denne formen for resirkulering innebærer kontroll av forsyningskjeden for avfallshåndtering-inkludert saging av turbinbladene i mindre biter på nedleggelsesstedet for å redusere transportlogistikk og kostnader. Prosessen lover 100 prosent resirkulering og reduksjoner i karbondioksidutslipp fra sementsamarbeid ved å erstatte produksjon av sementråvarer med resirkulerte kniver, pluss bruk av biogass fra organiske rester i stedet for kull som drivstoff.

Andre teknologier som mekanisk resirkulering, solvolyse og pyrolyse utvikles også, noe som ideelt sett vil gi industrien flere muligheter for håndtering av glassfiberblader når de når sluttbruk.

et annet kreativt gjenvinningsalternativ produserer pellets eller brett som kan brukes i snekkerapplikasjoner. I 2019 Begynte Global Fiberglass Solutions å produsere Et produkt kalt EcoPoly Pellets i USA, og vil snart i tillegg produsere en panelversjon. Disse produktene er sertifisert som resirkulert fra utrangerte vindturbinblader gjennom radiofrekvensidentifikasjon (RFID) sporing fra bladet til sluttproduktet. EcoPoly Pellets kan omdannes til en rekke produkter som lager paller, gulv materiale, eller parkering pullerter. Basert på etterspørselsprognosene forventer Global Fiberglass Solutions å kunne behandle 6,000 til 7,000 blader per år på hver av sine to fabrikker i Texas og Iowa.

en ekstra tilnærming til bladgjenvinningsproblemet er å fokusere på forhåndsstykket—hva bladene er laget av. Ytterligere forskning og utvikling ser på bruk av termoplastisk harpiks i stedet for glassfiber eller karbonfiber for vindturbinblader. Materialet kan være enklere og billigere å resirkulere.

til slutt krever målet om å øke innovasjonen mot ytterligere bruksapplikasjoner for pensjonerte turbinblader å ha nok etterspørsel i markedet for å stimulere etableringen av anlegg som kan resirkulere bladene. Ved siden av den utfordringen er mangel på politikk I USA når det gjelder brukshensyn for turbinblader, bidrar det videre til status quo for lagring eller avhending som fast avfall i deponier.

Oppnå 100 prosent resirkulerbarhet av vindturbinsystemer

som diskutert ovenfor, er det for tiden billigere å avhende vindturbinblader i nærmeste deponi i stedet for ofte langdistanse transport som kreves for resirkulering i det begrensede antall anlegg som kan behandle dem effektivt. Næringen lider i tillegg av mangel på regulatorisk press eller markedsinsentiver for å fullt ut utvikle andre bruksalternativer.

To tilnærminger til en mer sirkulær økonomi er større kommunikasjon langs forsyningskjeden for vindturbiner, og ambisiøse mål. For Eksempel annonserte Vestas Wind Systems A/S, et vindturbindesign, produksjon og globalt installasjonsfirma, en dristig forpliktelse til å produsere vindturbiner med null avfall innen 2040. Selskapet planlegger å oppnå dette ved å øke resirkulerbarheten i løpet av de neste 20 årene gjennom å jobbe tett med sine partnere langs forsyningskjeden for å unngå forbrenning eller deponering av sine produkter. Flere partnerskap som disse mellom vindindustribedrifter er nødvendig for å fylle gapet og gjøre vindenergisystemer 100 prosent resirkulerbare.

OGSÅ amerikanske stater bør vurdere politiske mekanismer for å drive markedsutvikling av alternative løsninger, for eksempel økt produsentansvar, utover avhending av vindturbinblader i deponier. Stater kan i tillegg vurdere måter å støtte bygging av regional resirkuleringsinfrastruktur-spesielt i stater med større deler av vindkraft som Texas eller Iowa—for å adressere sluttbrukstrinnet for vindturbinblader.

se de andre bloggene i denne serien for en introduksjon til resirkulering av rene energiteknologier, samt ytterligere informasjon om resirkulering av solcellepaneler og energilagringsbatterier.