近年來，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的可回收性已成為該行業(yè)可持續(xù)性討論的一個(gè)關(guān)鍵問題。根據(jù)?rsted的數(shù)據(jù)，如今，85%到95%的風(fēng)力渦輪機(jī)是可回收的，因?yàn)樗鼈冎饕射撹F制成，很容易回收。

然而，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的回收仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儍?nèi)部使用了熱固性樹脂。幾十年來，人們一直認(rèn)為熱固性環(huán)氧樹脂是不可能分解成可重復(fù)使用的材料。熱固性環(huán)氧樹脂通常用于風(fēng)力葉片，使其既輕便又耐用。因此，傳統(tǒng)上，葉片被傾倒并留在垃圾填埋場(chǎng)作為一種處理方法。

隨著能源轉(zhuǎn)型，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的規(guī)模和數(shù)量在全球范圍內(nèi)不斷擴(kuò)大，渦輪機(jī)在達(dá)到使用壽命時(shí)的退役率越來越高。這意味著葉片正在以越來越快的速度加重垃圾填埋場(chǎng)的負(fù)擔(dān)。彭博社(Bloomberg)在2020年報(bào)道稱，到2024年，美國(guó)和歐洲每年將有近1.2萬臺(tái)渦輪機(jī)停機(jī)，其中大多數(shù)渦輪機(jī)葉片除了填埋無處可去。

這就是風(fēng)力渦輪機(jī)作為可再生能源生產(chǎn)者的矛盾;雖然風(fēng)力作為一種發(fā)電來源本身是完全可再生的，但用于發(fā)電的渦輪機(jī)在歷史上并不是可持續(xù)循環(huán)的一部分。該行業(yè)最近的創(chuàng)新試圖改變這種狀況。

在過去的幾年里，一些公司和研究中心一直致力于開發(fā)易于回收的新型樹脂。

特種材料制造商阿科瑪于2020年9月啟動(dòng)了ZEBRA(零廢棄葉片研究)項(xiàng)目，旨在使用替代熱塑性樹脂制造完全可回收的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。去年3月，該公司宣布完成了第一個(gè)完全可回收的原型風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。

葉片長(zhǎng)62米，由阿科瑪自己的熱塑性樹脂制成，具有與環(huán)氧樹脂相似的強(qiáng)度和抗損傷性能，并具有可回收性。

美國(guó)密歇根州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種不同的復(fù)合樹脂，這種樹脂有可能在渦輪機(jī)葉片壽命結(jié)束時(shí)被回收利用成一系列材料和物品。它是由玻璃纖維與植物衍生聚合物以及合成聚合物結(jié)合而成的。研究人員發(fā)現(xiàn)，由這種新型復(fù)合材料制成的原型樹脂板既堅(jiān)固又耐用，足以用于渦輪機(jī)或車輛，而且完全可溶解在新的單體中。除了被回收到新的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片外，被分解的樹脂還可以與其他礦物質(zhì)結(jié)合，制成各種不同的產(chǎn)品。

這些對(duì)樹脂和葉片重新設(shè)計(jì)的嘗試的共同點(diǎn)是它們的共同目標(biāo)：以創(chuàng)造真正的循環(huán)經(jīng)濟(jì)的方式使風(fēng)力渦輪機(jī)葉片100%可回收。直到最近，這條路線似乎是實(shí)現(xiàn)渦輪機(jī)循環(huán)的唯一可行的方法。

風(fēng)力渦輪機(jī)制造商維斯塔斯采用了一種完全不同的方法。在2月份宣布完成了一項(xiàng)新的解決方案，無需重新設(shè)計(jì)樹脂，即可結(jié)束渦輪機(jī)葉片的垃圾填埋處理。該公司與奧胡斯大學(xué)、丹麥技術(shù)研究所和材料制造商Olin一起，率先開發(fā)了一種新的化學(xué)工藝，可以完全分解熱固性環(huán)氧樹脂。具體流程是使用一種液體化學(xué)溶液將葉片分解成環(huán)氧樹脂碎片和纖維。然后環(huán)氧樹脂被送到奧林公司，Olin公司可以將其加工成“原始級(jí)”環(huán)氧樹脂。

到目前為止，維斯塔斯已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試了這項(xiàng)技術(shù)，但現(xiàn)在正在建造一個(gè)試點(diǎn)設(shè)施，以便在兩年的時(shí)間里進(jìn)行更大規(guī)模的測(cè)試，之后它希望將其商業(yè)化。

通過一項(xiàng)名為熱固性環(huán)氧復(fù)合材料循環(huán)經(jīng)濟(jì)(CETEC)項(xiàng)目的聯(lián)合倡議，一種新的化學(xué)解決方案已經(jīng)開發(fā)出來并成功測(cè)試，可以將傳統(tǒng)的渦輪葉片分解成原始材料并重復(fù)使用，使環(huán)氧基葉片成為可循環(huán)。

該公司表示，這項(xiàng)“新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)技術(shù)”可以在液體中分解舊葉片，生產(chǎn)出高質(zhì)量的材料，這些材料最終可以用來制造新的葉片，以及其他行業(yè)的部件。

該公司對(duì)進(jìn)一步的細(xì)節(jié)守口如瓶，包括所涉及的化學(xué)品以及該過程可以重復(fù)多少次。

同時(shí)該公司正在申請(qǐng)專利，并計(jì)劃最終將其授權(quán)給其他公司。

如果這種技術(shù)能夠擴(kuò)大規(guī)模，它“可能會(huì)改變游戲規(guī)則”。

丹麥技術(shù)研究所的材料專家和項(xiàng)目首席技術(shù)人員解釋說，該項(xiàng)目自2017年以來一直在運(yùn)行，最初的目標(biāo)與其他公司相同，即創(chuàng)造一種專門考慮可回收性的新型樹脂，但挑戰(zhàn)仍然存在。

這項(xiàng)技術(shù)對(duì)垃圾處理者來說也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的解決方案。但在真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)上的工業(yè)應(yīng)用之前，還有很多需要優(yōu)化的地方。從實(shí)驗(yàn)室里攜帶材料到全球駕駛還有很長(zhǎng)的路要走。

維斯塔斯遠(yuǎn)不是第一個(gè)試圖解決這個(gè)棘手問題的人。多年來，公司和科學(xué)家們一直在研究不同的方法，盡管許多潛在的解決方案尚處于萌芽階段或規(guī)模較小。

一種方法是將葉片磨碎，并將其用于其他行業(yè)。缺點(diǎn)是巨大的葉片難以運(yùn)輸和粉碎。巴洛說:“因?yàn)檫@些材料不值錢，所以真的不值得去做?！?/span>

但一些公司表示，他們正在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

總部位于法國(guó)的資源管理公司威立雅(Veolia)將舊葉片轉(zhuǎn)化為水泥生產(chǎn)的原料。

在將刀片材料送到水泥窯之前，它將其粉碎、分類和混合。威立雅表示，使用這種混合物可以將水泥制造過程中產(chǎn)生的地球加熱污染減少27%。到目前為止，該程序已經(jīng)處理了2600個(gè)葉片。

總部位于田納西州的Carbon Rivers公司與美國(guó)能源部合作，幫助擴(kuò)大其“熱解”技術(shù)的規(guī)?！@是一種在無氧環(huán)境下使用極高熱量的化學(xué)回收形式。

該公司表示，該工藝生產(chǎn)的玻璃纖維可用于新的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，以及汽車和航運(yùn)行業(yè)。碳河公司的首席戰(zhàn)略官表示，它還生產(chǎn)出可用于能源生產(chǎn)的石油。這項(xiàng)技術(shù)使他們能夠在“凈正能量”的過程中“完全徹底地升級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片”。

到目前為止，Carbon Rivers已經(jīng)對(duì)41片重達(dá)268噸的葉片進(jìn)行了升級(jí)回收，并正在建設(shè)回收設(shè)施，目標(biāo)是將葉片的日處理規(guī)模擴(kuò)大到5800多片。

其他的努力集中在改變用于制造渦輪機(jī)的材料上，以創(chuàng)造更容易回收的新一代葉片。

2022年，密歇根大學(xué)的研究人員宣布，他們將玻璃纖維與一種植物衍生聚合物和一種合成聚合物結(jié)合在一起，制成了一種新的葉片樹脂，這種樹脂可以回收利用，制成各種產(chǎn)品的原料，包括新的渦輪機(jī)葉片、筆記本電腦外殼、電動(dòng)工具，甚至是小熊軟糖。

密歇根州立大學(xué)化學(xué)工程教授約翰·多根(John Dorgan)在一份聲明中說，我們回收了食品級(jí)乳酸鉀，并用它制作了小熊軟糖，我也吃了。

當(dāng)然這是近期新型處理風(fēng)電葉片的回收利用方式。其中最引人關(guān)注的還是維斯塔斯的處理方案。是因?yàn)樗型麖默F(xiàn)有的渦輪機(jī)葉片中回收可重復(fù)使用的材料，而不使用有害化學(xué)物質(zhì)和大量的能源。也期待后續(xù)能從根本上解決風(fēng)電葉片回收的實(shí)際問題。

此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)編譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請(qǐng)注明出處。