文|創(chuàng)瞰巴黎
導(dǎo)讀
隨著設(shè)備逐漸老化，多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)也到了退役時(shí)間。拆除的風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)該如何處理？風(fēng)機(jī)拆除后唯一的問題是葉片處理。風(fēng)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(chǎn)可回收葉片。
一覽：
- 法國風(fēng)力發(fā)電機(jī)90%的材料可直接在本土進(jìn)行回收。
- 風(fēng)機(jī)拆除后唯一的問題是葉片處理。葉片由復(fù)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(qiáng)化纖維中分解聚合物十分復(fù)雜。
- 法國風(fēng)電行業(yè)自2008年起每年需處理1至1.5萬噸聚合物。
- 風(fēng)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(chǎn)可回收葉片。
隨著設(shè)備逐漸老化，風(fēng)電行業(yè)即將達(dá)到行業(yè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。丹麥服役時(shí)間超過15年的風(fēng)力發(fā)電機(jī)占總量50%，德國則達(dá)到40%[1]。雖然風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行壽命為20年，但歐洲的風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際更換時(shí)間在9至27年之間。法國服役超過15年的風(fēng)力發(fā)電機(jī)僅占總裝機(jī)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(jī)都在服役15至20年后更換。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)報(bào)告，未來幾年歐洲發(fā)電機(jī)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(fēng)機(jī)處理
那么新的問題出現(xiàn)了，拆除的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)90%由混凝土和鋼材料構(gòu)成，平均重量分別為840噸和246噸。混凝土和鋼很容易回收利用，市場(chǎng)很大。鑄鐵、銅等其他材料同樣可以回收，二手市場(chǎng)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(rèn)為，每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)90%的組成材料都可以在法國本土回收，市場(chǎng)完善而且體量大。
“每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fù)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(fēng)電常用玻璃纖維或碳纖維）為加強(qiáng)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(shù)研究所葉片零浪費(fèi)研究項(xiàng)目（ZEBRA項(xiàng)目）負(fù)責(zé)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(xué)溶劑分解、氣化、研磨。
這些工藝可以實(shí)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(huì)改變玻璃纖維的物理性質(zhì)，不僅成本高，而且回收所得的纖維相比普通纖維價(jià)格貴、質(zhì)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(fēng)電產(chǎn)業(yè)從2028年開始，每年將有1至1.5萬噸聚合物需處理。”
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(jìn)行大量設(shè)備更換，采取的就是焚燒手段[5]，焚燒后的殘?jiān)烊胨嗍炝?。儒勒·凡爾納技術(shù)研究所估計(jì)，法國風(fēng)電產(chǎn)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(fēng)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(fēng)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(cè)試早期，如溶解、氣化、高壓電分解等。對(duì)于熱解等較為成熟的工藝，業(yè)內(nèi)正在改良優(yōu)化，以期將廢舊葉片轉(zhuǎn)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(xiàng)目[7]中，將回收纖維添加到商用水泥中，增強(qiáng)水泥性能。供應(yīng)鏈也是葉片纖維的用武之地。Largeau說，葉片零浪費(fèi)研究項(xiàng)目的目標(biāo)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(gè)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(bào)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(fèi)”為目標(biāo)，致力在2040年前完成新葉片開發(fā)[9]。可再生能源公司西門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(fù)合材料，拆除后可以通過化學(xué)手段分離。法國儒勒·凡爾納技術(shù)研究所的ZEBRA項(xiàng)目則重點(diǎn)關(guān)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(fù)合材料也可以通過化學(xué)手段回收。Largeau說，歐文斯科寧復(fù)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(jìn)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(cè)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(cè)試結(jié)果良好。
風(fēng)電葉片回收，勢(shì)在必行
退役風(fēng)機(jī)越來越多，風(fēng)電行業(yè)正著手應(yīng)對(duì)。法國2020年6月22日頒布的《風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝法案》[10]，要求2022年7月前實(shí)現(xiàn)退役風(fēng)機(jī)葉片90%再利用或回收，2024年1月前實(shí)現(xiàn)95%再利用或回收。Amandine Volard指出，法國第一個(gè)拆除的風(fēng)電廠已達(dá)成上述目標(biāo)。最近，法國海上風(fēng)電項(xiàng)目投標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)增加了回收率，這類經(jīng)濟(jì)激勵(lì)有助于提高行業(yè)回收率。除了立法之外，經(jīng)濟(jì)危機(jī)也推動(dòng)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(gè)月因經(jīng)濟(jì)不景氣，生產(chǎn)成本猛增，導(dǎo)致回收的玻璃纖維的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力上升。此外，將廢棄葉片簡(jiǎn)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