Na co można przerobić zużyte turbiny wiatrowe?
Zielona energia jest w dobie kryzysu klimatycznego tematem nr 1. Odnawialne źródła energii mają jednak swoje ekologiczne pułapki – przykładem są zużyte turbiny wiatrowe, z których każda waży średnio 200 ton. Recykling jest możliwy, ale tylko do pewnego stopnia. Świat zastanawia się więc, co robić z resztą. Poznaj najciekawsze metody wykorzystania zużytych turbin wiatrowych.
Na świecie jest dziś na pewno ponad 341 tysięcy turbin wiatrowych – najwięcej znajduje się w Chinach. Liczba ta będzie stale rosnąć, w miarę jak świat zmierza do szczytnego celu zerowych emisji. Według Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) tylko w 2022 r. produkcja energii wiatrowej wzrosła o 14%, a w kolejnych latach oczekuje się dalszego wzrostu. Jednocześnie technologia wciąż ewoluuje w kierunku wyższej efektywności i niższych kosztów produkcji. W regionach o gorszych warunkach meteorologicznych odpowiedzią mają być wyższe turbiny o dłuższych łopatach. Tylko co z tym materiałem później zrobić?
Żywotność turbiny wiatrowej
Turbiny wiatrowe różnią się technologią, wydajnością i rozmiarami – te instalowane na lądzie muszą uwzględniać lokalne przepisy i średnio mierzą do 140-160 m z łopatami o długości nawet 70-80 m. Jedna jest w stanie wyprodukować do 3-4 MW energii. Turbiny montowane na farmach na morzu mogą być większe – najnowsze giganty sięgają ponad 260 m na wysokość i generują od 13 do 18 MW każda. Chińczycy opracowali już model największej turbiny wiatrowej na świecie, której łopaty rotując obejmować będą przestrzeń większą niż 10 boisk do piłki nożnej!
Nowoczesne wiatraki nie są jednak nieśmiertelne. Standardowa żywotność turbiny wiatrowej szacowana jest dziś na 20 lat. Można ją wydłużyć do 25 lat dzięki odpowiedniemu serwisowi, wykonywanemu co pół roku. Im starsza turbina, tym koszty jej utrzymania są jednak większe, więc rachunek ekonomiczny może raczej skłaniać do wymiany. Co jednak zrobić ze starą turbiną?
Porzucone turbiny wiatrowe, fot. BigDane/Shutterstock
Turbiny wiatrowe – jak wyglądają opcje recyklingu?
Dobra wiadomość jest taka, że ok. 85-90% materiałów wykorzystanych do produkcji turbiny wiatrowej da się ponownie wykorzystać. Recyklingowi dość łatwo poddaje się stal – główny komponent wieży – a także miedziane druty, przekładnie, a nawet elektronika.
Problemem są natomiast łopaty turbin, które wykonuje się z lekkiego, ale niezwykle wytrzymałego włókna szklanego lub włókna węglowego. Jest to materiał kompozytowy, zawierający elementy tworzyw sztucznych, niemożliwe do oddzielenia i ponownego wykorzystania. Co gorsza, nawet pocięcie kilkudziesięciometrowych łopat na mniejsze części nie jest łatwe i wymaga specjalistycznego sprzętu o ogromnych rozmiarach. Po demontażu zużytej turbiny wiatrowej pozostajemy więc z ogromnym, niezniszczalnym odpadem. A problem jest o tyle poważny, że wiele światowych farm wiatrowych kończy właśnie swój pierwszy okres żywotności. Tylko w USA do 2040 r. zużyte łopaty dadzą 1,5 mln ton metrycznych opadów. Tysiące stalowych wiatraków wychodzi też z użycia w Niemczech. Przygotowana w 2017 r. przez naukowców z Cambridge analiza wskazuje, że do 2050 r. na świecie będą 43 mega tony zużytych łopat z elektrowni wiatrowych.
Przez wiele lat łopaty były wywożone na składowisko i zakopywane w ziemi. Podejście się jednak zmienia i coraz więcej firm deklaruje gotowość recyklingu, a nawet upcyklingu problematycznego odpadu.
Cement i pelety – innowacyjne przetwarzanie turbin wiatrowych
W 2019 r. firma Global Fiberglass Solutions z Texasu rozpoczęła produkcję drobnych peletów z termoplastycznego włókna szklanego. Jako surowiec posłużyły właśnie łopaty turbin wiatrowych, które zostały wycofane z użycia. Maleńkie kulki służą do napełniania dowolnych form lub wytłaczania pożądanych kształtów, które sprawdzają się w różnych zastosowaniach – od słupków parkingowych po panele tarasowe.
Inny pomysł na przetwarzanie kompozytu z turbin zaproponowała amerykańska firma Veolia, rynkowy gigant w sektorze energii, gospodarki wodnej i recyklingu. Zdemontowane łopaty są cięte na kilkucentymetrowe strzępy w specjalnych zakładach, a otrzymany materiał zastępuje węgiel, piasek i glinę potrzebne do produkcji cementu. Dodatkowo 28% otrzymanego surowca wykorzystywane jest do generowania energii niezbędnej do pracy pieców wypalających cement. W ten sposób nie tylko spożytkowane jest ponad 90% masy łopaty, ale uzyskuje się 27%-ową redukcję emisji CO2 i 13% ograniczenie zużycia wody.
Jeszcze inny pomysł na przetwarzanie łopat turbin wiatrowych wykorzystuje chemiczny proces pirolizy. W skrócie mowa o podgrzewaniu strzępków materiału do temperatury 300°C bez dostępu tlenu. Kompozyt ulega wówczas rozłożeniu na włókna szklane oraz węglowodorowy gaz i ciecz, które mogą zostać wykorzystane jako paliwo w różnych procesach industrialnych. Same włókna wykorzystywane są do produkcji termoplastycznych materiałów, z których wyrabia się np. sprzęt sportowy.
Z punktu widzenia ekologii atrakcyjnie prezentuje się również możliwość przetwarzania łopat w procesie solwolizy, czyli rozkładu w roztworze zawierającym rozpuszczalnik. Według badania zleconego w 2023 r. przez Komisję Europejską rozwiązanie to w najdoskonalszy sposób realizuje wytyczne gospodarki zamkniętego obiegu (współczynnik 0,77) i pozwala odzyskać 90-100% materiałów przy bardzo niskim śladzie węglowym. Niestety, solwoliza jest droga i energochłonna.
Tabela przedstawiająca możliwości wykorzystania łopat turbin wiatrowych; opracowanie własne
Turbiny wiatrowe jako element małej architektury
Alternatywne podejście do wykorzystania zużytych turbin wiatrowych wiąże się ze znacznie mniejszym poziomem transformacji. W holenderskim Rotterdamie wycofane z użytku łopaty przekształcono w tunele, zjeżdżalnie i ścianki wspinaczkowe na placach zabaw dla dzieci. W Danii konstruuje się z nich wiaty dla rowerów. Ambitne projekty obejmują również konstrukcję przystanków autobusowych oraz mostów dla pieszych, a nawet prowizorycznego zakwaterowania dla uczestników festiwali oraz słupów wysokiego napięcia.
W Polsce, w Warszawie, Krakowie, Kaliszu, Wrocławiu i innych miastach stanęły już ławki, leżaki i huśtawki stworzone ze zużytych turbin wiatrowych. Ich industrialny design doskonale komponuje się z nowoczesną architekturą i stanowi doskonały przykład upcyklingu. Ponadto naukowcy z Politechniki w Białymstoku pracują już nad wykorzystanie łopat do konstrukcji ekranów akustycznych – projekt ma zostać sfinalizowany w 2025 r.
Plany na przyszłość
W Niemczech, Austrii, Finlandii i Holandii zakazano już wywożenia łopat turbin wiatrowych na wysypiska śmieci. Inne europejskie kraje wkrótce pójdą w te ślady. Aby rozwiązać problem gigantycznych odpadów naukowcy i firmy pracują obecnie nad rozwojem nowych materiałów, które podołałyby sile wiatru, a jednocześnie były zdatne do recyklingu. W Niemczech powstał projekt łopat wykonanych z produkowanej w Indiach żywicy epoksydowej znanej jako Recyclamine. Łopaty po demontażu będą zanurzane w gorącym, lekko kwaśnym roztworze, a uzyskane tym sposobem tworzywa termoplastyczne będą wykorzystywane do produkcji różnych plastikowych obiektów.
Podobny projekt realizuje się w Stanach Zjednoczonych, na Uniwersytecie w Michigan. Nowo opracowana żywica do produkcji łopat do turbin zawiera szklane włókna i dwa polimery, jeden pochodzenia roślinnego. Żywicę da się w pełni recyklować, zaś z odzyskanego naturalnego polimeru mogą powstawać nowe turbiny, obudowy do laptopów, a nawet… żelki do jedzenia!
Zużyte turbiny wiatrowe – pytania i odpowiedzi
Czy da się recyklować turbiny wiatrowe?
Wieża turbiny składa się głównie ze stali i łatwo poddaje się recyklingowi. Problemem są łopaty, których przetwarzanie jest trudne i bardzo drogie.
Co dzieje się z łopatami turbin, które nie są przetwarzane?
Większość dotychczas lądowała na wysypiskach śmieci. Obecnie poszczególne kraje zaczynają zakazywać tego rodzaju utylizacji.
Co to jest upcykling?
Upcykling to takie wykorzystanie odpadu, że powstaje z niego produkt wyższej jakości/użyteczności. Przykładem jest przetwarzanie łopat turbin wiatrowych w ławki i wiaty.
Ekologia.pl (Agata Pavlinec)
- „Wind” IEA, https://www.iea.org/energy-system/renewables/wind, 26/04/2024;
- “How Long do Wind Turbines Last?” TWI, https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/how-long-do-wind-turbines-last, 26/04/2024;
- „United States: Veolia makes cement and gives a second life to GE Renewable Energy's wind turbine blades” Veolia, https://www.veolia.com/en/news/united-states-veolia-makes-cement-and-gives-second-life-ge-renewable-energys-wind-turbine, 26/04/2024;
- “Global Fiberglass Solutions Becomes the First US-Based Company to Commercially Recycle Wind Turbine Blades into Viable Products” Markets Insider, https://markets.businessinsider.com/news/stocks/global-fiberglass-solutions-becomes-the-first-us-based-company-to-commercially-recycle-wind-turbine-blades-into-viable-products-1027906087, 26/04/2024;
- “How can companies recycle wind turbine blades?” Mitch Jacoby, https://cen.acs.org/environment/recycling/companies-recycle-wind-turbine-blades/100/i27, 26/04/2024;
- “Wind turbine blade waste in 2050” Pu Liu i in., https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956053X17300491, 26/04/2024;
