Что происходит с лопастями ветряных турбин в конце их жизненного цикла?

Aug 13, 2023

Расположенные на вершинах башен высотой в сотни футов, с видом на травянистые равнины или ветреные моря, гладкие белые лезвия очерчивают в воздухе медленные мощные круги. Может ли жизненный цикл лопастей ветряных турбин, продолжающийся около 25 лет, быть таким же круглым, как изящные дуги, которые они вырезают в небе?

В этом посте мы проследим за лопастью ветряной турбины от «от колыбели до могилы», а затем рассмотрим решения для более ответственного и устойчивого жизненного цикла. Чтобы узнать о текущем жизненном цикле и более экологичном решении для редкоземельных элементов в генераторах ветряных турбин, прочтите «Как производятся ветряные турбины?»

Ветряная турбина включает в себя фундамент, башню, электропроводку, гондолу между лопастями и сами лопасти. Сырье, используемое для фундамента и башни (сталь и бетон), а также электропроводка (медь и алюминий), относительно недороги, а ветровая промышленность использует лишь небольшую часть мирового спроса на эти материалы.

Лопасти ветряных турбин – это отдельная история. Лопасти изготавливаются в основном из углеродного волокна, стекловолокна и пробкового дерева, и ветровая промышленность обеспечивает значительную часть мирового спроса на эти материалы: 10% мирового спроса на стекловолокно и 24% на углеродное волокно приходится на ветряные турбины. Хотя сегодняшнее углеродное волокно и стекловолокно требуют большого количества энергии для производства и их трудно перерабатывать, включение большего количества биоматериалов в их композиты и разработка новых технологий переработки могут уменьшить их вредное воздействие. Кроме того, к счастью, волокна и эпоксидные смолы, необходимые для изготовления этих прочных синтетических материалов, широко доступны.

С другой стороны, поставки пробкового дерева сконцентрированы в Эквадоре и Перу. Высокий спрос на бальзовую древесину, используемую в лопастях для облегчения структурной поддержки, связал спрос ветроэнергетики с увеличением вырубки тропических лесов Амазонии и выращивания бальзовых плантаций. К 2020 году спрос на пробковую древесину превысил предложение. Законный и нелегальный экспорт бальзы изменил лесные ландшафты вблизи общин коренных народов при ограниченных консультациях или согласии затронутых общин.

Чтобы гарантировать, что ветровая промышленность поддерживает экологическую справедливость и бережно относится к своему сырью, многие компании заменяют бальзу другими материалами. Например, компания LM Wind Power свела к минимуму количество бальзы в своих лопастях, заменив их синтетическими пластиками, ПЭТ и пенопластами ПВХ. Кроме того, компания INCA Renewtech изобрела BioBalsa, прочный материал для лезвий, изготовленный из целлюлозы конопли. По оценкам энергетической исследовательской компании Wood Mackenzie, количество лопаток, в которых в качестве основного материала вместо бальзы используется ПЭТ, увеличится с 20% в 2018 году до 55% в 2023 году.

Да! Хорошей новостью является то, что сталь, железо, алюминий, медь, бетон и электронные компоненты фундаментов, башен и проводки ветряных турбин могут быть полностью переработаны. Переработка лезвий — более сложная задача, но ее важно преодолеть.

В 2021 году в США было выведено из эксплуатации 8000 лопастей, каждая из которых в среднем составляет около 200 футов. К 2050 году мир, возможно, будет получать 15-18% энергии от ветра, но ему также может понадобиться 43 миллиона метрических тонн устаревших лопастей. Хотя захоронение лопастей не представляет угрозы загрязнения почвы или грунтовых вод и будет составлять лишь небольшую часть глобальных потоков твердых отходов, жизненный цикл ветряных турбин был бы более цикличным, если бы было больше возможностей для повторного использования или переработки лопастей.

Композитные материалы, такие как стекловолокно и углеродное волокно, сложно разрушить именно потому, что они представляют собой композитные, тонко смешанные смеси различных материалов, которые необходимо разделить для переработки. Эти композиты делают лезвия выносливыми и долговечными, устойчивыми к износу на протяжении десятилетий.

Хотя сегодня многие вышедшие из эксплуатации лопасти ветряных турбин оказываются на свалках, инновационные компании разработали технологии повторного использования и переработки, чтобы помочь избежать этой участи. Veolia в партнерстве с GE может измельчать лезвия из стекловолокна и превращать их в цемент. Carbon Rivers может перерабатывать лопасти из стекловолокна в текстиль и другие синтетические материалы, а Global Fiberglass Solutions превращает переработанное стекловолокно в железнодорожные шпалы и пластиковые гранулы. Vestas и сеть партнеров разработали план CETEC (Циркулярная экономика для термореактивных эпоксидных композитов), который в ближайшие три года сможет отделять волокна лопаток от эпоксидной смолы и использовать эпоксидную смолу в новых лопатках.