文|創(chuàng)瞰巴黎

導讀

隨著設備逐漸老化，多數(shù)風力發(fā)電機也到了退役時間。拆除的風力發(fā)電機應該如何處理？風機拆除后唯一的問題是葉片處理。風電行業(yè)正開發(fā)新型葉片處理方式，比如葉片再利用或生產可回收葉片。

一覽：

• 法國風力發(fā)電機90%的材料可直接在本土進行回收。
• 風機拆除后唯一的問題是葉片處理。葉片由復合材料制成，最理想的處理方法是把每種成分分離出來后再利用。
• 但是，從強化纖維中分解聚合物十分復雜。
• 法國風電行業(yè)自2008年起每年需處理1至1.5萬噸聚合物。
• 風電行業(yè)正開發(fā)新型葉片處理方式，比如葉片再利用或生產可回收葉片。

隨著設備逐漸老化，風電行業(yè)即將達到行業(yè)的轉折點。丹麥服役時間超過15年的風力發(fā)電機占總量50%，德國則達到40%[1]。雖然風力發(fā)電機運行壽命為20年，但歐洲的風力發(fā)電機實際更換時間在9至27年之間。法國服役超過15年的風力發(fā)電機僅占總裝機容量不到5%。法國環(huán)境和能源管理局指出，多數(shù)發(fā)電機都在服役15至20年后更換。據(jù)歐洲風能協(xié)會報告，未來幾年歐洲發(fā)電機更換速度可能加快，更換容量從2020年的每年3吉瓦到2030年的6吉瓦[2]。

01 退役風機處理

那么新的問題出現(xiàn)了，拆除的風力發(fā)電機如何處理？據(jù)法國大東部大區(qū)環(huán)境規(guī)劃住房部稱[3]，風力發(fā)電機90%由混凝土和鋼材料構成，平均重量分別為840噸和246噸?；炷梁弯摵苋菀谆厥绽?，市場很大。鑄鐵、銅等其他材料同樣可以回收，二手市場很成熟，而且歐洲有大企業(yè)買家。法國環(huán)境和能源管理局的Amandine Volard也認為，每臺風力發(fā)電機90%的組成材料都可以在法國本土回收，市場完善而且體量大。

“每臺風力發(fā)電機90%的組成材料都可以在法國本土回收?！?/p>

回收唯一的問題是葉片。葉片由復合材料制成，以聚合物（環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚酯）為基體，纖維（海上風電常用玻璃纖維或碳纖維）為加強體。最理想的處理方法是把每種成分分離出來后再利用。但是儒勒·凡爾納技術研究所葉片零浪費研究項目（ZEBRA項目）負責人Céline Largeau指出，分離纖維和聚合物很難。分離有幾種手段——熱解、化學溶劑分解、氣化、研磨。

這些工藝可以實現(xiàn)纖維和聚合物回收，但效率都不高 [4]。熱解、研磨等成熟、廣泛使用的現(xiàn)有工藝會改變玻璃纖維的物理性質，不僅成本高，而且回收所得的纖維相比普通纖維價格貴、質量低。溶解則只能回收形態(tài)完好的玻璃纖維和可回收樹脂。

“法國風電產業(yè)從2028年開始，每年將有1至1.5萬噸聚合物需處理?！?/p>

回收工藝很低效，需消耗大量溶液、水、能源，尚不成熟。廢舊葉片唯一成熟的處理工藝，是送去水泥廠作為燃料焚燒。德國正進行大量設備更換，采取的就是焚燒手段[5]，焚燒后的殘渣混入水泥熟料。儒勒·凡爾納技術研究所估計，法國風電產業(yè)從2028年開始，每年將有1至1.5萬噸聚合物需處理[6]。但許多行業(yè)都需要通過水泥業(yè)處理廢料，不止是風電。僅靠水泥業(yè)無法消化如此大量的葉片聚合物。

02 回收與再利用

因多種因素影響（見后文），風電行業(yè)正在研發(fā)新的葉片回收方法。有些分離工藝仍處于開發(fā)測試早期，如溶解、氣化、高壓電分解等。對于熱解等較為成熟的工藝，業(yè)內正在改良優(yōu)化，以期將廢舊葉片轉化為特種纖維。比如，致力于聚合物回收的初創(chuàng)企業(yè)Bcircular在其R3FIBRE項目[7]中，將回收纖維添加到商用水泥中，增強水泥性能。供應鏈也是葉片纖維的用武之地。Largeau說，葉片零浪費研究項目的目標之一是尋找需要葉片纖維的行業(yè)，汽車制造業(yè)就是一個很好的例子。還有一種處理方式是再利用。咨詢公司Bax &Company在一篇分析報告中指出[8]，雖然回收不是最理想的處理方法，但仍是使用最多的手段，可考慮將葉片用于建筑外墻。

還有一種方向是研發(fā)可完全回收的新型葉片。有的廠家以“零浪費”為目標，致力在2040年前完成新葉片開發(fā)[9]?？稍偕茉垂疚鏖T子歌美颯的首款完全可回收葉片2021年上市。該款葉片采用新型樹脂和玻璃纖維的復合材料，拆除后可以通過化學手段分離。法國儒勒·凡爾納技術研究所的ZEBRA項目則重點關注另一種創(chuàng)新樹脂——熱塑性樹脂。熱塑性樹脂與一種高性能玻璃纖維組成的復合材料也可以通過化學手段回收。Largeau說，歐文斯科寧復合材料公司研發(fā)的高性能玻璃纖維包含可回收玻璃纖維，因此分離后可以進行再利用。分離后的樹脂也可以再利用。這些新型葉片面臨的一大挑戰(zhàn)是如何測量其全生命周期碳足跡。此類全生命周期分析尚無模板，不過 Largeau表示，研究所即將開發(fā)出適用于ZEBRA葉片的分析模型，現(xiàn)階段測試結果良好。

風電葉片回收，勢在必行

退役風機越來越多，風電行業(yè)正著手應對。法國2020年6月22日頒布的《風力發(fā)電機安裝法案》[10]，要求2022年7月前實現(xiàn)退役風機葉片90%再利用或回收，2024年1月前實現(xiàn)95%再利用或回收。Amandine Volard指出，法國第一個拆除的風電廠已達成上述目標。最近，法國海上風電項目投標的評分標準增加了回收率，這類經濟激勵有助于提高行業(yè)回收率。除了立法之外，經濟危機也推動了葉片回收的發(fā)展。Largeau指出，玻璃纖維的制造需要大量能源，近幾個月因經濟不景氣，生產成本猛增，導致回收的玻璃纖維的價格競爭力上升。此外，將廢棄葉片簡單焚燒或填埋不利于行業(yè)形象，輿論威力不可小視。

參考資料

1.Ademe (2020), Renouvellement de l’éolien : quelles stratégies possibles et envisageables en fin d’exploitation pour les parcs éoliens terrestres ?

2.同上

3.同上

4.Marcos Ierides, Johanna Reiland, Bax&Company; Wind turbine blade circularity, technologies and practices around the value chain, disponible: https://baxcompany.com/wp-content/uploads/2019/06/wind-turbine-circularity.pdf

5.Ademe, March 2022, L’énergie éolienne terrestre et en mer, Les avis de l’Ademe

6.https://www.economie.gouv.fr/files/files/directions_services/cge/filiere-eolienne-terrestre.pdf

7.Site internet consulté le 25/11/22:https://www. bcircular.com/r3fibre/

8.Marcos Ierides, Johanna Reiland, Bax&Company; Wind turbine blade circularity, technologies and practices around the value chain, disponible: https://baxcompany.com/wp-content/uploads/2019/06/wind-turbine-circularity.pdf

9.https://fee.asso.fr/wp-content/uploads/2022/10/ Observatoiredelolien2022-VFF.pdf

10. Available on : https://www.legifrance.gouv.fr/ jorf/id/JORFTEXT000042056014