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如何處理“用完”的風機葉片? 發布時間:2018-01-22 14:26:09

鑒于世界各地已經安裝了大約345,000套公用事業規模的風力發電機(基于全球風能委員會的統計數據),而且大多數風力發電機的設計壽命為20至25年,因此存在一個迫在眉睫的問題。大型纖維增強塑料(FRP)葉片在使用壽命到期后會發生什么?

每兆瓦額定風力發電機功率大約要使用10-15噸玻璃鋼。這說明了在處理報廢渦輪葉片時所需要面對的挑戰規模。

顯然,這不是小問題。大多數渦輪機轉子具有三個葉片,其尺寸從12-15米長(典型的是早期機器世代)到現在的80米,后者是MHI-Vestas葉片的一個例子,其現在用32個8MW海上渦輪機組成了英國利物浦灣的風力發電項目。盡管在后者成為報廢項目之前還有好幾年的時間,但現在達到或接近這一點的大量早期葉片將很快需要妥善的處置。

其實我們并不需要解決整個風力發電機組的回收問題,回收混凝土和鋼元件的技術已經很成熟,主要的挑戰在于大多數葉片由復合塑料制成。這些雙相玻璃鋼材料因其重量、結構和空氣動力學(當成型為葉片時)而被選擇,而不是為了可回收性。不幸的是,將纖維與嵌入其中的聚合物樹脂分離是非常困難的,但是只有通過實現這種分離才能確保最高價值的再循環分類。實現這一目標的技術還處于初級階段,所以迄今為止大多數實踐都采用了不需要分離的選項。

二次利用

還有一種可能性是將由于重新供電而已經過剩的葉片利用到新的安裝中。一個二手市場可以開發原始葉片,如果需要翻新的話,可以在最近才開始部署風力發電的地區受到歡迎。這里小規模的風力發電場(通常是離網)功率較小的風力渦輪機很可能會涉及一段時間,其中存在剩余壽命的風力渦輪機可能對此有用。丹麥和德國的風能先驅都有這方面的經驗。已經存在的中介機構將舊式風機的庫存用于出口,在葉片回收和物流方面可能會出現更多的商機。

但是,回收完整的葉片不是唯一的選擇;葉片的部分也可以使用。葉片部分已被用于荷蘭的公交候車亭和公共座位,以及一些國家的兒童游樂場用品。海洋結構和藝術裝置也是其他潛在的應用。

丹麥是風能領域的先鋒,自然成為面對大宗處理挑戰的首批國家之一。在那里,已經組建了一個工作小組,結合幾個重要參與者的專業知識,并將其用于葉片的回收發展。由丹麥風能協會協調,該機構約有20名參與者,包括MHI-Vestas,LM Wind Power和西門子等。鑒于“生產者責任”原則作為歐洲廢物戰略的推動力,越來越多地影響到這些葉片制造商。

填埋

垃圾填埋在處理方面,盡管垃圾量低,葉片尺寸仍然較小,但垃圾填埋是主要的選擇。葉片可能會被切割成可管理的碎片,但是沒有更多的預處理。由于塑料的可降解性很低或可忽略不計,所以塑料通常是有問題的,并且這個問題對于增強塑料來說是最顯著的。WT葉片到2020年每年可能會產生大約5萬噸的廢棄物,到2034年將增長4倍(根據歐洲風能協會的研究),填埋并不是一個可行的長期解決方案。已經獲得許可的設施正在變得有限。

在德國,當局一直禁止使用垃圾填埋場處理葉片(和其他物品),并在其他地方征收懲罰性費用;英國的填埋稅已經可以達到80英鎊/噸以上。而且,隨著公眾對所涉及的垃圾填埋量的認識不斷增加,在一個以綠色資信為榮的行業中企業的聲譽可能受損。

焚化

焚化垃圾可以通過焚化處理FRP來避免,這是一個合理可行且經濟實惠的選擇。然而,來自工藝的灰渣雖然大量減少,但其本身需要用垃圾填埋處理或用于其他制造業,如水泥。轉子葉片灰有一些需求,因為它含有大量的二氧化硅和鈣,是高檔熟料的兩個主要成分。

燃燒過程需要有效控制,以避免麻煩的排放。而且,大多數焚燒爐不能容納這樣大的物品,所以通常不得不將轉子葉片切割成適合的尺寸。

材料再利用

材料再利用一個有吸引力的替代方法是在二次產品如骨料和水泥中使用回收材料。將退役葉片削減成較小的碎片或顆粒,可用于提高建筑和相關行業的產品性能的潛力相當大。或者,它們可以用作燃料。來自轉子葉片,舟皿和其他eol復合材料的玻璃纖維碎片已經在混凝土爐中被使用,隨后的灰分可以被混入混凝土中作為填充劑,其中短纖維也可以具有一些增強效益。

一家丹麥大型拉擠玻璃纖維型材制造商Fiberline Composites A/S指出,水泥和玻璃纖維之間有著天然的聯系。它們都含有砂(二氧化硅),所以玻璃纖維碎片可以與水泥中使用的天然砂相容,而樹脂含量在高能耗水泥制造過程中可以用作燃料。

Fiberline是一個合作的一部分,它把廢棄物送到德國公司Zajons Logistik和Neocomp GmbH,在那里大型玻璃纖維碎片在巨型破碎機中被壓縮成顆粒。通過添加其他類型的回收物來調整熱值。得到的顆粒狀物料被送到水泥制造商Holcim AG,包括水泥制造窯的原料。Holcim聲稱,通過這種方式將1000噸玻璃纖維廢棄物回收利用。成為可能產生最小灰塵、灰燼或其他殘留物的工藝,可節省450噸煤炭,200噸白堊,200噸砂子和150噸氧化鋁。


在另一途徑中,可以將原材料進一步研磨成粉末,然后以其他方式使用粉末,例如用在熱成型模具的生產中。

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