Współczesna energia wiatrowa przekształca energię kinetyczną (ruchu) wiatru w energię mechaniczną. Dzieje się to poprzez obracanie dużych ramion z włókna szklanego, które następnie obracają generator wytwarzający energię elektryczną.
Mieszany charakter materiału tych elementów sprawia, że oddzielenie plastiku od włókien szklanych w celu ponownego przetworzenia na nadający się do obróbki materiał z włókna szklanego jest trudne. Natomiast wytrzymałość potrzebna łopatom wiatraka oznacza, że ich rozerwanie jest również trudne pod względem fizycznym.
Kilka faktów o farmach wiatrowych i energii „gnanej” wiatrem.
Turbiny wiatrowe, mogą być zlokalizowane na lądzie lub na morzu a same projekty turbin ewoluowały z biegiem czasu, zwiększając rozmiar i wydajność, ostatecznie prowadząc do większej mocy wytwórczej.
Podstawową konstrukcją dzisiejszych turbin komercyjnych są turbiny wiatrowe o poziomej osi składające się z wirnika z trzema łopatkami, każda z włókna szklanego, dochodzącymi do piasty, która sama jest przymocowana do części centralnej (gondoli) znajdującej się na stalowej wieży.
Różne inne maszyny oraz fundamenty betonowe są również uwzględnione w projektach nowoczesnych turbin wiatrowych, które składają się z ponad 8 000 części na turbinę. Łopaty turbin wiatrowych mają średnio około 50 metrów długości, a wraz z ostatnimi trendami stosowania dłuższych łopatek w większych turbinach i wyższych wieżach w celu zwiększenia produkcji energii elektrycznej. Niektóre z największych obecnie produkowanych łopat osiągają 60-80 metrów długości.
Pod względem trwałości turbiny wiatrowe wytrzymują średnio około 25 lat. Około 85 procent materiałów składowych turbiny-takich jak stal, drut miedziany, elektronika i przekładnia-można poddać recyklingowi lub ponownie wykorzystać.
Największym wyzwaniem dla recyklingu są ruchome łopatki wiatraków, które są wykonane z włókna szklanego (materiału kompozytowego). Dzięki czemu są lekkie, aby zapewnić wydajność, a jednocześnie wystarczająco wytrzymałe, aby wytrzymać burze, skoki temperatur jak i również uderzenia mechaniczne.
Co stanowi problem w recyklingu wiatraków?
Mieszany charakter materiału tych elementów sprawia, że oddzielenie plastiku od włókien szklanych w celu ponownego przetworzenia na nadający się do obróbki materiał z włókna szklanego jest trudne. Natomiast wytrzymałość potrzebna łopatom wiatraka oznacza, że ich rozerwanie jest również trudne pod względem fizycznym.
Łopaty turbin wiatrowych wymagają utylizacji lub recyklingu, gdy turbiny są wycofywane z eksploatacji na etapie końcowego użytkowania lub gdy farmy wiatrowe są modernizowane. Jest to proces znanym jako ’’repowering” czyli montowanie turbin o większej mocy. Wtedy też ostrza można wymienić na bardziej nowoczesne i zwykle większe oraz wydajniejsze energetycznie.
Chociaż możliwe jest pocięcie łopat wiatrowych na kilka części na miejscu, podczas procesu wycofywania z eksploatacji lub ponownego zasilania, części te są nadal trudne i kosztowne w transporcie do recyklingu lub utylizacji. Sam zaś proces cięcia łopat niezwykle mocnymi brzeszczotami, wymaga ogromnego sprzętu. Mówimy tu o sprzętach takiego typu jak piły linowe montowane na pojazdach lub piły diamentowe, podobne do używanych w kamieniołomach.
Ponieważ obecnie jest tak niewiele opcji recyklingu ostrzy, zdecydowana większość tych, które osiągają koniec użytkowania, jest albo składowana w różnych miejscach, albo wywożona na wysypiska śmieci, albo najczęściej zakopywana na terenach pustynnych jako śmieci mało szkodliwe (łopaty turbin zazwyczaj nie mają wpływu na środowisku, w którym są zakopane).
Szacuje się, że 14 000 łopat turbin wiatrowych zostanie wycofanych z eksploatacji w ciągu najbliższych kilku lat w samej Europie – jeśli zatem nie zostanie opracowana właściwa metoda ich recyklingu, skończymy zakopując je w ziemi lub składując na ogromnych wysypiskach.Testuje się obecnie kilka metod: Niemcy na przykład dokonują recyklingu łopatek turbiny w cement – działa recykling mechaniczny, solwoliza i piroliza. Próbuje się także użycia wycofanych z eksploatacji łopat w projektach inżynierii lądowej jako części konstrukcji lub wież linii energetycznej. Biorąc to wszystko pod uwagę, z pewnością ciekawym rozwiązaniem byłyby wiatraki z drewna ale te są raczej odległym konceptem dla OZE.
Jak świat radzi sobie z recyklingiem wiatraków i farm wiatrowych?
Kluczowym aspektem recyklingu materiałów kompozytowych jest zapewnienie pozytywnego wyniku procesu recyklingu w porównaniu z alternatywą polegającą na składowaniu na wysypiskach. Jeden z przykładów pochodzi z Niemiec, gdzie koncepcja recyklingu łopat wiatrowych turbiny na cement została po raz pierwszy opracowana około dekady temu w zakładzie zbudowanym w ramach partnerstwa między Geocycle, jednostką biznesową korporacji materiałów budowlanych HolcimAG, a firmą Zajons.
Inną opcją recyklingu OZE jest produkcja pelletu lub desek, które można wykorzystać w zastosowaniach stolarskich. W 2019 roku Global Fiberglass Solutions rozpoczęło produkcję produktu o nazwie EcoPoly Pellets w USA i wkrótce będzie dodatkowo produkować wersję panelową. Produkty te są certyfikowane jako poddawane recyklingowi z wycofanych z eksploatacji łopat turbin wiatrowych poprzez identyfikację radiową (RFID) od łopaty do produktu końcowego. EcoPoly Pellets można przekształcić w różnorodne produkty, takie jak palety magazynowe, materiał podłogowy lub słupki parkingowe. Kilka innych dużych koncernów opracowuje również inne technologie, takie jak recykling mechaniczny, solwoliza i piroliza, co idealnie zapewni przemysłowi dodatkowe opcje obsługi ostrzy z włókna szklanego po ich zakończeniu.
Kilka ciekawych rozwiązań nad którymi pracujemy obecnie…
Firma Lightief pracuje obecnie nad mobilną naczepą z ostrzami linowymi do cięcia łopat wiatraków na miejscu ich rozbiórki. Oznacza to obniżenie kosztów transportu oraz przyśpieszy ich dotarcie do miejsca końcowego recyklingu wiatraków.
W trakcie jest również projekt związany z recyklingiem samych łopat, produkcją granulatu i pelletu oraz możliwością komercyjnych zastosowań produktów otrzymanych z takiej formy recyklingu. Pracujemy również nad projektem wykorzystywania elementów przeciętych łopat wiatraków do małej architektury i budownictwa (na przykład do zadaszeń wiat na rowery, przystanków PKP i PKS, elementów architektury parkowej i place zabaw dla dzieci).
Sprawdź także:
Recykling paneli fotowoltaicznych
Proces odbioru paneli fotowoltaicznych do recyklingu
