Переработка ветровых установок. Обзор инноваций.
Активное развитие использования экологически чистых источников энергии, в частности ветровой, ведет к вопросу о правильной утилизации элементов установок возобновляемых источников энергии. Напоминаем, что расчетный срок службы ВЭС составляет в среднем 25 лет (для ВЭС возможно проведение капитального ремонта 2-3 раза) и срок эксплуатации первых ветровых установок подходит к концу.
Основные материалы, используемые в ветрогенераторах — это сталь, бетон и композиты, из которых изготавливают лопасти. Для ветровой электростанции (ВЭС) одной из проблем вопроса утилизации является утилизация лопастей. Большинство старых лопастей включают в свой состав стеклопластиковые полимерные композиты (GRP), которые являются тяжело перерабатываемым отходом. Самым распространенным методом утилизации старых лопастей остается их захоронение, хотя многие страны ЕС запрещают такие кладбища, так как они занимают огромные площади территорий.
Согласно заявлению Business in wind, в настоящее время около 80% всех демонтируемых ветряных турбин используются повторно в других странах (Италии, Великобритании, Швеции, Дании), а остальные 20% перерабатываются. Так как использовать их снова с экономической точки зрения нецелесообразно. К тому же, новые турбины большего размера гораздо более конкурентоспособны.
В настоящее время производители продолжают модернизировать процесс изготовления лопастей, заведомо продумывая варианты их утилизации. В сравнении с первыми установленными ВЭС, возросла также мощность самой установки, что позволяет сократить их число на ветрополе. Что касается других элементов установки: бетонные и металлические части ветроустановки (башня и генератор) утилизируются так же, как и другие конструкции различных предприятий общего профиля. Популярными методами утилизации пока что являются переработка для использования в качестве строительных материалов либо сжигание.
Немецкая neowa GmbH, занимающаяся переработкой отходов с упором на ветроэнергетику, с 2021 года будет предоставлять GE Renewable Energy и другим клиентам услуги, включая демонтаж и вывоз выведенных из эксплуатации турбин, а также переработку различных компонентов (до 90% общей массы ветроустановки). Утилизации стекловолокна планируется её дроблением в гранулы различного размера, которые будут использоваться в качестве сырья при производстве цемента (выбросы CO2 при этом снижаются примерно на 20% по сравнению с традиционными процессами).
Датская компания Vestas с рядом других организаций разработала технологию, обеспечивающую переработку и повторное использование материалов, используемых для изготовления лопастей ветряных турбин — термореактивных композитов. Новая технология предусматривает процесс переработки, состоящий из двух этапов:
Эти материалы затем могут быть повторно использованы при производстве новых лопастей.
Другая датская компания Orsted заявила, что будет повторно использовать, утилизировать или восстанавливать все лопатки турбин в своем мировом портфеле ветряных электростанций после их вывода из эксплуатации.
Испанская Siemens Gamesa представила RecyclableBlade – лопасти, которые можно перерабатывать. Они изготавливаются путем объединения стандартных материалов (стекловолокно, пластик, дерево, металл) с инновационным полимером для формирования прочной и гибкой легкой конструкции. Процесс утилизации предусматривает погружение конструкции в подогретый слабокислый раствор, в котором связующий полимер растворяется. После этого другие компоненты собираются, промываются и просушиваются для дальнейшего повторного использования. С помощью этой технологии возможно разделение материалов лопасти в конце его срока службы для использования его в новой сфере.
Шотландские ученые разработали систему GRP Recycling, которая может превратить композитные отходы в армирующее волокно, пригодное для повторного использования для различных применений композитных материалов.
В Ирландии старые ветровые турбины планируют использовать для замены стали в строительных проектах, таких как пешеходные мосты. Планируется использование лопасти списанных турбин Nordex N29 длиной 14 метров. Для моста, пролетом 5 м, часть лопасти отрезается и используется в качестве основного конструктивного элемента, а также является функциональными в конструкции.
В Великобритании начали разрабатывать пилотный проект, суть которого — использование лопасти ветровых турбин для армирования бетона туннелей высокоскоростных магистралей. Предполагается, что применение композитных материалов (стекловолокно) при армировании бетона позволит сократить выбросы вредных веществ в атмосферу. Бетон будет армироваться прутьями, вырезанными из лопастей. При этом будет произведена только резка полимера, а не его сжигание или переплавка. При таком процессе выбросы углерода в атмосферу сократятся на 90%.
Что касается Украины – вопрос частично решен. Новые ВЭС, построенные за счет инвестиций, включают возможность того, что владельцы смогут обеспечить вывоз отслуживших лопастей в Европу. Как показывает тенденция, изготовители сами заинтересованы в повторной переработке своей продукции и возможности применения отслуживших лопастей в других отраслях.