windturbinebladen hoeven niet op stortplaatsen

te eindigen dit is een van de vier blogs in een reeks waarin de huidige uitdagingen en mogelijkheden voor recycling van schone energietechnologieën worden onderzocht. Zie de inleidende post, evenals andere vermeldingen op zonnepanelen en energie-accu ‘ s. Speciale dank aan Jessica Garcia, UCS ‘ s Summer 2020 Midwest Clean Energy Policy Fellow, voor onderzoeksondersteuning en co-authoring van deze berichten.

windturbines zijn in omvang en hoeveelheid toegenomen om te voldoen aan de vraag naar schone energie

moderne windenergie zet de kinetische (bewegings) energie van wind om in mechanische energie. Dit gebeurt door het draaien van grote glasvezelbladen, die vervolgens een generator laten draaien om elektriciteit te produceren. Windturbines, zoals ze bekend staan, kunnen zowel onshore als offshore geplaatst worden.Naar verwachting zal de windenergie in de VS tegen 2050 blijven groeien. Het meest recente marktrapport voor Windtechnologieën, opgesteld door het Lawrence Berkeley National Laboratory, toonde aan dat de windenergieprijzen altijd laag zijn, en voor 2019 kwam 7,3 procent van de elektriciteitsproductie op nutsschaal in de VS Uit wind. In deze blogpost zullen we kijken naar landgebaseerde windturbines en de recyclagemogelijkheden die er zijn maar nog niet op grote schaal worden geïmplementeerd voor de turbinebladen.

Windturbineontwerpen zijn in de loop van de tijd geëvolueerd om in omvang en efficiëntie te stijgen, wat uiteindelijk heeft geleid tot een grotere opwekkingscapaciteit. Het principe van commerciële turbines vandaag zijn horizontale as windturbines bestaande uit een rotor met drie glasvezel bladen bevestigd aan een hub, die zelf is bevestigd aan een centrale stuk (de gondel) dat is gemonteerd op een stalen toren. Diverse andere machines en betonnen funderingen zijn ook opgenomen in het moderne windturbineontwerp, die meer dan 8.000 onderdelen per turbine bevatten.

windturbinebladen in de bestaande Amerikaanse vloot gemiddeld ongeveer 50 meter lang, of ongeveer 164 voet (ongeveer de breedte van een Amerikaans voetbalveld). En met de recente trends om langere messen te gebruiken op grotere turbines en hogere torens om de elektriciteitsproductie te verhogen, bereiken enkele van de grootste messen die vandaag worden geproduceerd 60-80 meter lang.

qua duurzaamheid gaan windturbines gemiddeld ongeveer 25 jaar mee. Ongeveer 85 procent van de materialen van turbinecomponenten—zoals staal, koperdraad, elektronica en tandwielkasten—kan worden gerecycled of hergebruikt. Maar de messen zijn anders omdat ze zijn gemaakt van glasvezel (een composiet materiaal) lichtgewicht voor efficiëntie maar nog steeds duurzaam genoeg om stormen te weerstaan. De gemengde aard van het blad materiaal maakt het scheiden van de kunststoffen van de glasvezels te recyclen in een werkbare glasvezel materiaal moeilijk—en de sterkte die nodig is voor de bladen betekent dat ze zijn ook fysiek moeilijk uit elkaar te breken.

waar komen gebruikte windturbinebladen nu terecht?

windturbinebladen moeten worden verwijderd of gerecycleerd wanneer de turbines worden ontmanteld aan het eind van het gebruik, of wanneer windparken worden opgewaardeerd volgens een proces dat bekend staat als repowering. Repowering houdt in dat dezelfde locatie wordt onderhouden en vaak de primaire infrastructuur voor windturbines wordt onderhouden of hergebruikt, maar dat turbines met een grotere capaciteit worden opgewaardeerd. De messen kunnen worden vervangen door meer moderne en meestal grotere messen. Hoe dan ook, de glasvezel messen, zodra ze niet meer nodig zijn, vormen de grootste uitdaging voor end-of-use overwegingen voor windenergie.

hoewel het mogelijk is om de messen ter plaatse in enkele stukken te snijden tijdens een ontmantelings-of herpompproces, zijn de stukken nog steeds moeilijk en kostbaar om te vervoeren met het oog op recycling of verwijdering. En het proces van het snijden van de extreem sterke bladen vereist enorme apparatuur zoals voertuig gemonteerde draadzagen of diamantdraadzagen vergelijkbaar met wat wordt gebruikt in steengroeven. Omdat er momenteel zo weinig mogelijkheden zijn om de messen te recyclen, wordt de overgrote meerderheid van de messen die aan het einde van het gebruik komen, op verschillende plaatsen opgeslagen of naar stortplaatsen gebracht.Bloomberg Green meldde eerder dit jaar inderdaad dat windturbinebladen op stortplaatsen werden gestort. Hoewel de afvalstroom slechts een fractie van ons stedelijk vast afval vertegenwoordigt, is het duidelijk geen ideale situatie. Aangezien windturbines worden ontmanteld of vervangen, ontstaat de noodzaak voor creatievere recyclingoplossingen voor gebruikte bladen.Het goede nieuws is dat er enige inspanningen worden geleverd om alternatieven te ontwikkelen. Twee grote nutsbedrijven in de VS, PacificCorp en MidAmerican Energy, bijvoorbeeld, hebben onlangs plannen aangekondigd om samen te werken met het Tennessee bedrijf Carbon Rivers om een aantal van de nutsbedrijven verbruikte turbinebladen te recyclen in plaats van ze te storten. De technologie die wordt gebruikt door Carbon Rivers wordt ondersteund door subsidies van het Amerikaanse Ministerie van energie en zal worden gebruikt voor het afbreken en hergebruiken van glasvezel uit gebruikte turbinebladen.

nieuwe innovaties op het gebied van de recycling van glasvezel

terwijl het composiet karakter van glasvezel turbinebladen het notoir moeilijk maakt om ermee om te gaan aan het eind van het gebruik, kan de belangstelling voor het vinden van alternatieven ook creativiteit en innovatie stimuleren. Bijvoorbeeld, een partnerschap tussen de VS, Ierland en Noord-Ierse universiteiten genaamd Re-wind ontwikkelde een aantal interessante civiele techniek projectideeën voor hergebruik en herbestemming glasvezel bladen. Deze omvatten het gebruik van afgedankte bladen in civieltechnische projecten als onderdeel van powerline structuren of torens, of daken voor nood-of betaalbare huisvesting. In Noord-Ierland overweegt Re-wind ze ook te besturen voor gebruik in voetgangersbruggen langs groene wegen.

verderop in de afvalhiërarchie ontstaan er nieuwe recyclingopties. WindEurope, vertegenwoordiger van de windindustrie van de Europese Unie, werkt samen met de European Chemical Industry Council (Cefic) en de European Composites Industry Association (EuCIA) om nieuwe methoden te ontwikkelen voor het hergebruik van bladmaterialen. De organisaties schatten dat alleen al in Europa de komende jaren 14.000 windturbinebladen zullen worden ontmanteld. In mei 2020 produceerde het consortium Accelerating Wind Turbine Blade Circularity, een uitgebreid rapport over ontwerp, onderzoek en technische oplossingen gericht op de levenscyclus van de windturbine.

een belangrijke overweging voor de recycling van composietmaterialen is ervoor te zorgen dat het recyclingproces een netto positief resultaat heeft in vergelijking met het alternatief van verwijdering op stortplaatsen. Een voorbeeld komt uit Duitsland, waar het concept van de recycling van turbinebladen in cement voor het eerst werd ontwikkeld ongeveer een decennium geleden door een fabriek gebouwd in het kader van een partnerschap tussen Geocycle, een business unit van de bouwmaterialenbedrijf HolcimAG, en het bedrijf Zajons.

deze vorm van recycling omvat de controle van de toeleveringsketen voor afvalverwijdering—inclusief het zagen van de turbinebladen in kleinere stukken op de ontmantelingslocatie om de transportlogistiek en de kosten te verlagen. Het proces belooft 100 procent recycling en vermindering van de CO2-uitstoot van cementco-verwerking door de productie van cementgrondstoffen te vervangen door gerecycleerde messen, plus het gebruik van biogas uit organische restanten in plaats van steenkool als brandstof.

andere technologieën, zoals mechanische recycling, solvolyse en pyrolyse, worden ook ontwikkeld, waardoor de industrie idealiter extra mogelijkheden krijgt voor het hanteren van glasvezelbladen wanneer deze eindgebruik bereiken.

een andere creatieve recyclingoptie produceert pellets of platen die kunnen worden gebruikt in timmerwerktoepassingen. In 2019 begon Global Fiberglass Solutions met de productie van een product genaamd EcoPoly Pellets in de VS en zal binnenkort ook een paneelversie produceren. Deze producten zijn gecertificeerd als gerecycled uit ontmantelde windturbinebladen door middel van Radiofrequentie-Identificatie (RFID) tracking van het blad naar het eindproduct. EcoPoly Pellets kunnen worden omgezet in een verscheidenheid aan producten zoals magazijnpallets, vloermateriaal of parkeerpalen. Op basis van de verwachtingen van de vraag, Global Fiberglass Solutions verwacht in staat te zijn om 6.000 tot 7.000 messen per jaar te verwerken in elk van de twee fabrieken in Texas en Iowa.

een toegevoegde benadering van het probleem van het recyclen van messen is om zich te concentreren op het voorste stuk—waar de messen van gemaakt zijn. Aanvullend onderzoek en ontwikkeling is op zoek naar het gebruik van thermoplastische hars in plaats van glasvezel of koolstofvezel voor windturbinebladen. Het materiaal kan gemakkelijker en goedkoper te recyclen.

uiteindelijk vereist het streven naar meer innovatie in de richting van extra toepassingen voor gepensioneerde turbinebladen voldoende marktvraag om de creatie van faciliteiten voor recycling van de bladen te stimuleren. Naast die uitdaging is een gebrek aan beleid in de VS. met betrekking tot overwegingen in verband met het einde van het gebruik van turbinebladen, verder bijdragen tot de status quo van opslag of verwijdering als vast afval op stortplaatsen.

het bereiken van 100% recycleerbaarheid van windturbinesystemen

zoals hierboven besproken, is het momenteel minder duur om windturbinebladen op de dichtstbijzijnde stortplaats te dumpen in plaats van het vaak Langeafstandstransport dat nodig is voor recycling in het beperkte aantal installaties die ze efficiënt kunnen verwerken. Bovendien heeft de sector momenteel te kampen met een gebrek aan regelgevende druk of marktprikkels om andere opties voor het einde van het gebruik volledig te ontwikkelen.

twee benaderingen voor een meer circulaire economie zijn betere communicatie langs de toeleveringsketen van windturbines en ambitieuze doelstellingen. Vestas Wind Systems A / S, een ontwerp -, productie-en installatiebedrijf voor windturbines, kondigde bijvoorbeeld een gedurfde toezegging aan om tegen 2040 windturbines zonder afval te produceren. Het bedrijf wil dit bereiken door de recycleerbaarheid in de komende 20 jaar te vergroten door nauw samen te werken met zijn partners in de toeleveringsketen om uiteindelijk verbranding of storten van zijn producten te voorkomen. Meer partnerschappen zoals deze tussen windbedrijven zijn nodig om de kloof te dichten en windenergiesystemen 100 procent recyclebaar te maken.

ook zouden de VS-staten beleidsmechanismen moeten overwegen om de marktontwikkeling van alternatieve oplossingen te stimuleren, zoals grotere verantwoordelijkheden van producenten, die verder gaan dan de verwijdering van windturbinebladen op stortplaatsen. Staten zouden bovendien kunnen overwegen om de bouw van regionale recyclinginfrastructuur te ondersteunen—met name in staten met grotere hoeveelheden windenergie, zoals Texas Of Iowa—om de eindfase van het gebruik van windturbinebladen aan te pakken.

zie de andere blogs in deze serie voor een inleiding tot het recyclen van schone energietechnologieën en aanvullende informatie over het recyclen van zonnepanelen en energieaccu ‘ s.