lamele turbinelor eoliene nu trebuie să ajungă în depozitele de deșeuri

acesta este unul dintre cele patru bloguri dintr-o serie care examinează provocările actuale și oportunitățile de reciclare a tehnologiilor energetice curate. Vă rugăm să consultați postarea introductivă, precum și alte intrări despre panourile solare și bateriile de stocare a energiei. Mulțumiri speciale Jessica Garcia, UCS vara 2020 Midwest Clean Energy Policy Fellow, pentru sprijinul de cercetare și co-autor aceste posturi.

turbinele eoliene au crescut în dimensiune și cantitate pentru a satisface cerințele de capacitate de energie curată

energia eoliană modernă transformă energia cinetică (mișcare) din vânt în energie mecanică. Acest lucru se întâmplă prin rotirea lamelor mari din fibră de sticlă, care apoi rotesc un generator pentru a produce energie electrică. Turbinele eoliene, așa cum sunt cunoscute, pot fi amplasate pe uscat sau în larg.

se estimează că energia eoliană va continua să crească în SUA până în 2050. Cel mai recent raport al pieței tehnologiilor eoliene pregătit de Laboratorul Național Lawrence Berkeley a constatat că prețurile energiei eoliene sunt la minime minime, iar pentru 2019, 7,3% din producția de energie electrică la scară utilitară din SUA provine din vânt. În această postare pe blog, vom examina turbinele eoliene terestre și oportunitățile de reciclare care există, dar care nu sunt încă implementate pe scară largă pentru lamele turbinei.

proiectele turbinelor eoliene au evoluat de-a lungul timpului pentru a crește în dimensiune și eficiență, ducând în cele din urmă la o capacitate de generare mai mare. Principiul de proiectare a turbinelor Comerciale de astăzi sunt turbine eoliene cu ax orizontal constând dintr-un rotor cu trei lame din fibră de sticlă atașate la un butuc, care este el însuși atașat la o piesă centrală (nacela) care este montată pe un turn de oțel. Diverse alte utilaje și fundații din beton sunt, de asemenea, incluse în proiectarea modernă a turbinelor eoliene, care includ peste 8.000 de părți pe turbină.

paletele turbinelor eoliene din flota americană existentă au o lungime de aproximativ 50 de metri sau aproximativ 164 de picioare (aproximativ lățimea unui teren de fotbal din SUA). Și cu tendințele recente de a folosi lame mai lungi pe turbine mai mari și turnuri mai înalte pentru a crește producția de energie electrică, câteva dintre cele mai mari lame produse astăzi ating 60-80 de metri lungime.

în ceea ce privește durabilitatea, turbinele eoliene durează în medie aproximativ 25 de ani. Aproximativ 85% din materialele componente ale turbinei—cum ar fi oțelul, sârma de cupru, electronica și angrenajele—pot fi reciclate sau reutilizate. Dar lamele sunt diferite, deoarece sunt alcătuite din fibră de sticlă (un material compozit) pentru a fi ușoare pentru eficiență, dar încă suficient de durabile pentru a rezista furtunilor. Natura mixtă a materialului lamei face dificilă separarea materialelor plastice de fibrele de sticlă pentru a fi reciclate într—un material din fibră de sticlă funcțional-iar rezistența necesară pentru lame înseamnă că sunt, de asemenea, dificil din punct de vedere fizic să se despartă.

unde ajung palele turbinelor eoliene folosite acum?

palele turbinelor eoliene necesită eliminarea sau reciclarea atunci când turbinele sunt dezafectate în stadiul final de utilizare sau când Parcurile eoliene sunt modernizate într-un proces cunoscut sub numele de repowering. Repowering implică păstrarea același site și adesea menținerea sau reutilizarea infrastructurii primare pentru turbine eoliene, dar modernizarea cu turbine de capacitate mai mare. Lamele ar putea fi înlocuite cu lame mai moderne și de obicei mai mari. În orice caz, lamele din fibră de sticlă, odată ce nu mai sunt necesare, reprezintă cea mai mare provocare pentru considerațiile de sfârșit de utilizare pentru energia eoliană.

deși este posibilă tăierea lamelor în câteva bucăți la fața locului în timpul unui proces de dezafectare sau repowering, piesele sunt încă dificil și costisitor de transportat pentru reciclare sau eliminare. Iar procesul de tăiere a lamelor extrem de puternice necesită echipamente enorme, cum ar fi ferăstraie cu sârmă montate pe vehicul sau ferăstraie cu sârmă diamantată similare cu cele utilizate în cariere. Deoarece există atât de puține opțiuni pentru reciclarea lamelor în prezent, marea majoritate a celor care ajung la sfârșitul utilizării sunt fie depozitate în diferite locuri, fie duse la depozitele de deșeuri.

într-adevăr, Bloomberg Green a raportat la începutul acestui an despre paletele turbinelor eoliene aruncate în depozitele de deșeuri. Chiar dacă fluxul de deșeuri reprezintă doar o mică parte din deșeurile solide municipale din SUA, în mod clar nu este o situație ideală. Pe măsură ce turbinele eoliene sunt dezafectate sau înlocuite, apare necesitatea unor soluții de reciclare mai creative pentru lamele uzate.

vestea bună este că unele eforturi de a dezvolta alternative sunt în curs de desfășurare. Două mari utilități din SUA, PacificCorp și MidAmerican Energy, de exemplu, au anunțat recent planurile de a colabora cu compania din Tennessee Carbon Rivers pentru a recicla unele dintre utilitățile cheltuite lame de turbină în loc să le depoziteze. Tehnologia utilizată de Carbon Rivers este susținută prin finanțare nerambursabilă de către Departamentul de energie al SUA și va fi utilizată pentru descompunerea și reutilizarea fibrei de sticlă de la paletele de turbină folosite.

inovații emergente în reciclarea fibrei de sticlă

în timp ce natura compozită a lamelor turbinei din fibră de sticlă le face notoriu dificil de tratat la etapa de sfârșit de utilizare, interesul pentru găsirea de alternative poate, de asemenea, să stârnească creativitatea și inovația. De exemplu, un parteneriat care implică universități din SUA, Irlanda și Irlanda de Nord numit Re-wind a dezvoltat câteva idei interesante de proiecte de inginerie civilă pentru reutilizarea și repurposing lame din fibră de sticlă. Acestea includ utilizarea lamelor dezafectate în proiecte de inginerie civilă ca parte a structurilor sau turnurilor powerline sau a acoperișurilor pentru locuințe de urgență sau la prețuri accesibile. În Irlanda de Nord, Re-wind are în vedere, de asemenea, pilotarea acestora pentru a fi utilizate în podurile pietonale de-a lungul căilor verzi.

mai jos în ierarhia deșeurilor, încep să apară opțiuni suplimentare de reciclare. WindEurope, reprezentând industria eoliană a Uniunii Europene, colaborează cu Consiliul European al Industriei Chimice (CEFIC) și Asociația Europeană a industriei compozitelor (EuCIA) pentru a dezvolta noi metode de reutilizare a materialelor cu lame. Organizațiile estimează că 14.000 de lame de turbine eoliene vor fi dezafectate în următorii câțiva ani numai în Europa. În mai 2020, consorțiul a produs accelerating Wind Turbine Blade Circularity, un raport cuprinzător care detaliază proiectarea, cercetarea și soluțiile tehnice axate pe ciclul de viață al turbinei eoliene.

un aspect esențial pentru reciclarea materialelor compozite este asigurarea faptului că procesul de reciclare are un rezultat pozitiv net în comparație cu alternativa eliminării în depozitele de deșeuri. Un exemplu vine din Germania, unde conceptul de reciclare a paletelor turbinelor în ciment a fost dezvoltat pentru prima dată în urmă cu aproximativ un deceniu printr-o fabrică construită în cadrul unui parteneriat între Geocycle, o unitate de afaceri a corporației de materiale de construcții HolcimAG și compania Zajons.

această formă de reciclare implică controlul lanțului de aprovizionare de eliminare—inclusiv tăierea paletelor turbinei în bucăți mai mici la locul de dezafectare pentru a reduce logistica și costurile de transport. Procesul promite reciclarea 100% și reducerea emisiilor de dioxid de carbon din co-procesarea cimentului prin înlocuirea producției de materii prime de ciment cu lamele reciclate, plus utilizarea biogazului din resturile organice în locul cărbunelui ca combustibil.

sunt dezvoltate și alte tehnologii, cum ar fi reciclarea mecanică, solvoliza și piroliza, care vor oferi în mod ideal industriei opțiuni suplimentare pentru manipularea lamelor din fibră de sticlă atunci când ajung la sfârșitul utilizării.

o altă opțiune de reciclare creativă produce pelete sau plăci care pot fi utilizate în aplicații de tâmplărie. În 2019, Global Fiberglass Solutions a început să producă un produs numit Ecopoly Pellets în SUA și va produce în curând o versiune de panou. Aceste produse sunt certificate ca fiind reciclate din lamele de turbină eoliană dezafectate prin urmărirea identificării prin radiofrecvență (RFID) de la lamă la produsul final. Peletele EcoPoly pot fi transformate într-o varietate de produse, cum ar fi paleți de Depozit, materiale pentru pardoseli sau boluri de parcare. Pe baza previziunilor sale privind cererea, Global Fiberglass Solutions anticipează posibilitatea de a procesa 6.000 până la 7.000 de lame pe an la fiecare dintre cele două fabrici din Texas și Iowa.

o abordare suplimentară a problemei reciclării lamelor este concentrarea pe piesa din față—din ce sunt fabricate lamele. Cercetarea și dezvoltarea suplimentară caută utilizarea rășinii termoplastice în loc de fibră de sticlă sau fibră de carbon pentru lamele turbinelor eoliene. Materialul poate fi mai ușor și mai ieftin de reciclat.

în cele din urmă, obiectivul creșterii inovației către aplicații suplimentare de utilizare pentru lamele de turbină retrase necesită o cerere suficientă pe piață pentru a stimula crearea de instalații care pot recicla lamele. Alături de această provocare este lipsa de politică în SUA. în ceea ce privește considerațiile de încetare a utilizării pentru paletele turbinelor, contribuind în continuare la status quo-ul depozitării sau eliminării ca deșeuri solide în depozitele de deșeuri.

realizarea unei reciclări 100% a sistemelor de turbine eoliene

după cum s-a discutat mai sus, în prezent este mai puțin costisitoare eliminarea palelor turbinelor eoliene în cel mai apropiat depozit de deșeuri, mai degrabă decât transportul pe distanțe lungi necesar pentru reciclare în numărul limitat de instalații care le pot prelucra eficient. Industria, în plus, suferă în prezent de o lipsă de presiune de reglementare sau de stimulente de piață pentru a dezvolta pe deplin Alte opțiuni de sfârșit de utilizare.

două abordări ale unei economii mai circulare sunt o comunicare mai mare de-a lungul lanțului de aprovizionare cu turbine eoliene și obiective ambițioase. De exemplu, Vestas Wind Systems A/S, o companie de proiectare, producție și instalare a turbinelor eoliene, a anunțat un angajament îndrăzneț de a produce turbine eoliene cu deșeuri zero până în 2040. Compania intenționează să realizeze acest lucru prin creșterea capacității de reciclare în următorii 20 de ani, prin colaborarea strânsă cu partenerii săi de-a lungul lanțului de aprovizionare pentru a evita în cele din urmă orice incinerare sau depozitare a produselor sale. Sunt necesare mai multe parteneriate ca acestea între companiile din industria eoliană pentru a ajuta la umplerea decalajului și pentru a face sistemele de energie eoliană 100% reciclabile.

de asemenea, statele americane ar trebui să ia în considerare mecanismele de politică pentru a stimula dezvoltarea pieței de soluții alternative, cum ar fi creșterea responsabilităților producătorilor, dincolo de eliminarea palelor turbinelor eoliene în depozitele de deșeuri. Statele ar putea lua în considerare, de asemenea, modalități de a sprijini construcția infrastructurii regionale de reciclare—în special în statele cu porțiuni mai mari de energie eoliană, cum ar fi Texas sau Iowa—pentru a aborda etapa de sfârșit de utilizare a paletelor turbinelor eoliene.

vă rugăm să consultați celelalte bloguri din această serie pentru o introducere în reciclarea tehnologiilor energetice curate, precum și informații suplimentare despre reciclarea panourilor solare și a bateriilor de stocare a energiei.