风力发电是一种日益发展的可再生能源形式,全球风机的装机容量也与日俱增。
在大力发展风力发电的同时,风机的叶片也显现出增加的趋势。
更大的风机叶片效率更高,因此公司不断制造越来越大的叶片。
然而,如何处置废弃的风机叶片是一个风能行业头疼的问题。
“风电核心设备的设计寿命通常为20~25年,经过十多年的规模化开发,到2025年左右,我国早期安装的风电叶片将陆续进入退役期。
”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示。
目前陆上风机叶片长度接近200米,重量达到数十吨。
通常它们是由玻璃纤维制成的——一种很难分解的材料。
叶片制造材料因制造商而异,通常80%~90%是复合材料,七成又由增强纤维组成,主要是玻璃纤维和一些碳纤维,剩下是聚合树脂,可将长而坚硬的纤维黏合至刚性、相对轻的固体基质上。
欧洲风能协会(WindEurope)估计,全球每年可能约有14000个叶片退役。
到2050年,全球预计退役所有叶片高达4300万吨。
我国每年的叶片平均处理量在1000-2000吨之间。
由于回收选择很少,大部分退役风机叶片主要通过焚烧与填埋的方式处理。
对复合材料的综合利用还处于工程试验阶段,且对环境造成了一定影响。
相关专家预计,我国风电机组的第一次退役高峰将出现在2025―2030年间,涉及4400万千瓦老旧机组;第二次高峰将出现在2031―2035年间,预计涉及1亿千瓦老旧机组;第三次高峰将出现在2036―2040年间,预计涉及1.18亿千瓦老旧机组。
欧洲风能协会(WindEurope)倡议,到2025年在欧盟和英国等主要风电市场,禁止使用填埋的方式处理风机退役叶片,同时呼吁政府鼓励使用可回收再利用材料。
近日,密歇根州立大学的科学家们现在声称已经找到了一种方法,制造出新叶片材料,风机退役后叶片可分解回收,重新制造新叶片等其他产品,甚至植物性成分可做成小熊软糖。
1废旧风机如何处理?据介绍,目前我国存在三种较为主流的叶片回收方式:第一种是将叶片进行拆解,将材料进行重复利用,用于市政建设等领域;第二种是将叶片打碎,回收后添加进建筑材料,增强材料性能;第三种则是进行化学回收,分解后再进行重新利用。
但这三种处理方案存在不环保、技术不成熟、经济性差等问题,难以实现大规模产业化发展。
风机制造业内人士表示,在我国,目前风机再制造、再利用几乎是一个空白的领域,材料循环利用产业发展也不完善,这些因素制约了老旧风机的回收再利用。
中国能源研究会能源与环境专业委员会秘书长王卫权表示:“不管是谁处理,都要算经济账。
如果没有强制处理,算起账来不划算,企业肯定就不做了。
”“在开发风电场初期,尤其是十多年前开发的风电场,业主在核算投资收益率的时候,基本没有考虑过废旧风机回收处理的成本。
”王卫权表示,“由于废旧风机回收处理问题目前刚刚显现,拆解一台或者报废一台机组究竟要多少钱,如今行业尚无定论,因此废旧风机回收工作的推进也就比较困难。
”目前德国、奥地利、芬兰以及荷兰等国已强制立法,收紧风电叶片复合材料处理法规,禁止直接堆放或填埋。
在这方面,我国相关主管部门与企业也已开始了尝试。
“建议相关主管部门尽快研究建立促进机制。
”2将风机叶片变成零食密歇根州立大学的科学家们提出了一种复合树脂,其中包括玻璃纤维,并将其与植物衍生的合成聚合物结合在一起。
这种材料被称为复合树脂,比传统的玻璃纤维涡轮机更容易回收,可以分解并回收以制造新产品。
这种新型风机的材料坚固耐用,可以用于风机抑或是汽车。
当其作为风力涡轮机结构的工作完成时,该团队的新型树脂可以分离成其组成部分。
研究人员将面板溶解在新鲜的单体中,并物理去除了玻璃纤维,这意味着可以去除难以处理的玻璃纤维钻头。
然后,产生的粘液可以重铸成新的风力涡轮机,以及各种各样的其他材料:例如,当研究人员在碱性溶液中消化树脂时,他们得到了一种可用于制造窗户和汽车尾灯的丙烯酸物质。
在消化过程中提高温度,这会产生一种高吸水性聚合物,在制造尿布时经常会用到这种聚合物。
当与各种矿物质融合时,这种树脂也可以转身成为家用台面。
“我们最近用人造石制作了一个浴室水槽,所以我们知道它有效。
”研究人员说。
溶解的材料也可以与塑料结合,从而产生更奢华的物品,如笔记本电脑盖和电动工具。
这种方式能够将材料重铸成相同类型的新产品。
最重要的是,重铸面板具有与其前身相同的物理特性。
这种新产生的树脂在碱性溶液中消化,产生乳酸钾,然后进行纯化。
科学家们用回收的树脂制作了多种物品,包括台面、浴室水槽。
当纯度达到食品级的乳酸钾可以重新用于制造小熊软糖和运动饮料,类似于佳得乐。