风电行业绕不开的话题,回收需求高涨,多方布局叶片回收

新能源风电观察 2022-09-05
2139 字丨阅读本文需 6 分钟

风力发电机也被称为“白色巨人”,它们高高耸立在荒野、山巅和海岸线,源源不断地将风能转化为电能。最令人瞩目的就是其巨大的叶片——这些长达上百米、重达数十吨的庞然大物,不仅造价高昂,且难以回收利用。

从风电机组服役年限来看,到2025年,我国将迎来一大波风机叶片报废潮;到2030年,我国将有超过3万台风电机组面临换新;而到2035年这一数字将超过9万台。

过期的预浸料、制造过程中产生的下脚料、测试材料以及达到使用寿命的材料,全都面临着回收难题。如何实现风机叶片全生命周期的绿色化、无害化,一直困扰着整个风电行业。

面对如此庞大的退役风电叶片规模,如何做好退役叶片的规模化处置,实现高效回收及绿色循环再利用,已成为风电产业可持续发展的重要一环。

1、回收技术需求高涨

风机叶片的寿命约为20~25年,我国本世纪初新建的一批风电机组即将面临退役,加之受风电抢装潮影响和原材料的限制,今年叶片市场甚至供不应求,回收这种高价值材料的技术需求越来越大。

对于这种材料,由于不可降解,填埋会向环境缓慢释放少量芳烃物质,焚烧更不可取,会产生有毒气体,唯有走绿色回收利用这一途径。

有的企业尝试用热塑性树脂代替热固性树脂制造复合材料,有的企业只能回收复合材料里的一部分玻璃纤维。但风电作为一个新兴行业,风机叶片实际处理经验很少,真正要做到产业化,至少还需20年。

国内诸多风电机组制造企业为了处理好生产加工叶片产生的废料,会拿出3000元/吨左右的处理费给专业公司,而后者只是将固废切割破碎,将树脂和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型,制成板材,用于公园的板凳、围栏。

热固性树脂并没有因此消失,所谓的“专业处理”也仅仅是半处理,而且给今后的回收造成了更大困难。

2020年9月1日,《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》颁布实施,要求产生工业固体废物的单位应当根据经济、技术条件对工业固体废物加以利用。愈发收紧的固废处理政策,给专业从事固废研究的侯相林团队提供了一个契机。

2、成本和技术成两大难题

在切割与运输成本方面,大多数叶片主要由玻纤复合材料加工而成,这种材料固化成型后,自然降解极其困难,其中最有回收价值的纤维材料与环氧树脂,难以拆分、重复使用。同时,叶片回收包括现场切割、运输、到厂整理、再加工等多个环节,且叶片直径和质量也在逐渐地增加,而风电项目多处于偏远地区,运输距离远,难以集中,切割与运输成本较高,造成叶片回收成本居高不下。

在回收利用技术方面,风电产业链上下游一直在积极探索,叶片回收初步形成了包括综合利用、机械粉碎法、热解法、化学降解法、能量获取法等在内的多条技术路线,但在实际应用中,并未实现可规模化的理想回收方式。目前,大部分退役风机叶片主要通过焚烧与填埋的方式处理,其高值化回收再利用技术匮乏,且对环境造成了一定影响。由于技术上的瓶颈难以实现无害化处理与资源循环利用,寻求更好的回收再利用方式已十分紧迫。同时,面临复合材料本身无法自然降解、回收难度大等难题,还缺少专业的环保回收企业对其进行处理和综合利用。

此外,与之配套的相关政策、标准和规范尚不完善。如,风电退役机组回收再利用方面,缺乏对实施路径、实施机制的考虑,导致实践中可操作性不强;相关标准规范处于编制或立项之中,滞后于风电产业发展。

3、叶片回收技术

1)LM风电公司100%可回收风机叶片

风电叶片制造商LM风电公司推出了100%可回收的风机叶片,并已安装在一台测试原型机上。该风机叶片利用热塑性材料制成,长达62米,创下了热塑材料制叶片的最长纪录。

2)玻璃钢废物回收技术

挪威Aker Offshore Wind及其最大股东Aker Horizons与英国思克莱德大学(University Of Strathclyde)开展了一项关于风机叶片等玻璃钢废物的回收和再利用的研究,可以将回收的玻璃钢转化为可重复使用的玻璃纤维增强材料,如果在全球范围内实施,这种技术可以满足全球50%的玻璃纤维需求。

3)维斯塔斯叶片回收技术

维斯塔斯向外界公布了他们全新的叶片回收技术,使用这种技术,可以在风机退役拆除后轻松回收叶片,并可用于较低级别产品的二次生产。这种全新技术包含了两个突破点,足以对付叶片常用的热固性复合材料。

4、健全叶片回收再利用体系

我国退役风电叶片综合利用被提上议事日程,特别是在“双碳”目标提出后,风电设备的回收再利用问题逐渐被重视。但随着退役风电机组叶片数量的急剧增加,下一步还需要有关部门、相关企业全链条发力,围绕政策、标准、技术研发等方面,健全完善叶片回收再利用体系,做好叶片退役相关工作,促进风电行业高质量发展。

一要加快政策与标准制定。应尽快研究建立促进退役风机设备的回收再利用机制,完善退役叶片回收处置办法,制定相关复合材料固废处理标准,针对风电回收实施专门的优惠政策,比如退税等。此外,还应明确回收责任主体,落实牵头单位,形成叶片回收产业商业模式,引导和规范退役风电叶片的综合利用。

二要加强风电叶片回收再利用技术研究。推动退役叶片规模化回收利用,要通盘考虑经济、社会、环保效益,优化资源化回收再利用技术,重点解决回收再利用方法的技术路线、设备产业化以及物料的规模化应用等难题。同时,还需要产学研深化合作,研究探索更高效、更环保的回收处置工艺,拓展应用场景。鼓励设备制造企业完善回收再利用体系,培育叶片制造、使用、回收再利用的完整产业链,使退役风电叶片材料能以一种环境友好且经济合理的方式进行高值化回收再利用。

三要强化风电叶片新材料研发。一方面研究拓展新材料,在保证满足风机力学性能要求的同时注重回收再利用的便利性。如使用热塑性复合材料,从设计之初进行全产业链布局,推动叶片循环利用。另一方面,通过实施老旧风电机组技术改造,延长叶片使用寿命,能够相对减少退役叶片产生量。

文章来源: 中国科学报,每日风电,欧洲海上风电,国际能源参考

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来自:新能源风电观察
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