Zaleją nas turbiny, łopaty. Nierozwiązany problem recyklingu wiatraków [KOMENTARZ]

„Dziesiątki tysięcy wiatrakowych łopat na całym świecie trafia ze stalowych wież prosto do ziemi. Tylko w Stanach Zjednoczonych corocznie w ciągu następnych czterech lat demontować będzie się 8 tysięcy takich urządzeń, w Europie – 3800 co najmniej do 2022 roku” – pisali w lutym 2020 r. dziennikarze Bloomberga. 

Tekst został zilustrowany zdjęciem kilkudziesięciu zakopywanych łopat. W Europie w dużej mierze ten problem dotyczy Niemiec, które bardzo mocno zainwestowały w energetykę wiatrową w ostatnich dekadach. Federalna Agencja Środowiska szacowała, że w 2024 r. w odstawkę pójdzie aż 70 tys. łopat wiatraków. I to właśnie obecny rok, 2021 jest tzw. punktem granicznym, bo kończą się 20-letnie subsydia dla pierwszej fali wiatraków, które otrzymały dotacje od państwa wprowadzone w 2000 roku.

Aby oddać uczciwy osąd wiatrakom, należy wspomnieć, że aż 80% całości może zostać poddana recyklingowi. Pozostałe 20% to właśnie łopaty, które są wykonywane z materiały bardzo wytrzymałego i jednocześnie lekkiego, tak aby mogły się obracać i generować prąd, czyli polimerowego włókna szklanego (FRP – Fiber Reinforced Polymer). 

I tak, duński startup Milijoskarm wymyślił, że będzie kruszył łopaty na drobne kawałki wielkości 1-2 cm maszynami podobnymi do tych znanych z samochodowych złomowisk. Potem mieszają te kawałki z klejem industrialnym i tworzą ekrany znane nam chociażby z dróg. 

Amerykanie z Global Fiberglass Solutions wpadli na pomysł wykorzystania tworzywa do budowy ścian i podłóg w domach i mieszkaniach. Holenderski Superuse z kolei znalazł drugie życie dla łopat przekształcając je w… ścianki wspinaczkowe dla dzieci.

Duńczycy, którzy kochają rowery wpadli na jeszcze inny pomysł. Konkretnie jeden Duńczyk. Inżynier Brian D. Rasmussen, który pracuje przy konstrukcjach portowych i ochronie środowiska w Porcie Aalborg, zręcznie zrealizował nowe, świeże zastosowanie dla turbiny wiatrowej. Niedawno zakończył on recykling turbiny wiatrowej w służbie podróżującym bez śladu śladu węglowego, czyli rowerzystom. Stworzył mianowicie… zadaszenie dla parkingu rowerowego. I to z całkiem niezłym designem. 

Od drugiej strony 

Wszystkie te rozwiązanie, choć nad wyra pomysłowe, nie mają i trudno powiedzieć czy będą miały, zastosowania na dużą skalę. Vestas podszedł do problemu od drugiej strony. 

Spółka ogłosiła niedawno swój nowy cel - recykling 100% łopat turbin do 2030 roku w ramach najnowszej mapy drogowej w zakresie gospodarki obiegu zamkniętego.

Duńska firma nakreśliła kompleksowy zestaw zobowiązań, które mają być realizowane w całym łańcuchu wartości, aby przyspieszyć swoją podróż w kierunku osiągnięcia bezodpadowych turbin do 2040 roku. 

„Cele te obejmują zwiększenie wydajności materiałowej o 90% i zmniejszenie ilości odpadów w łańcuchu dostaw o 50% do 2030 roku, a także rozszerzenie wysiłków na rzecz odnawiania i ponownego wykorzystania komponentów turbin, przy jednoczesnej regionalizacji infrastruktury naprawczej i remontowej tam, gdzie jest to możliwe.

Podczas gdy główne komponenty turbiny są już w dużej mierze odnowione, mapa drogowa zobowiązuje Vestas do osiągnięcia 55% całkowitego wykorzystania odnowionych komponentów do 2030 r. i 75% do 2040 r., głównie poprzez tworzenie nowych pętli naprawczych dla mniejszych komponentów” – czytamy najprawdopodobniej niewiele zmienioną treść oświadczenia spółki na stronie futurenetzero.com.

Jak miałoby wyglądać to ponowne wykorzystanie łopat przez spółkę? Vestes nie tego nie precyzuje, ale jak czytamy, cele zostały postawione. 

Wynalazek agencji rządowej

Agencja amerykańskiego Departamentu Energii, National Renewable Energy Laboratory, opracowała jeszcze inną koncepcję – łopaty z innego rodzaju tworzywa, które da się w pełni poddać recyklingowi. 

Zespół z USA kierowany przez starszego inżyniera technologii wiatrowej Dereka Berry'ego wydrukował w 3D 13-metrową łopatę turbiny wiatrowej z tworzyw termoplastycznych, aby umożliwić recykling po zakończeniu eksploatacji i poprawić opłacalność. 

Aby wprowadzić innowacje w branży energetyki wiatrowej, badacze skupiają się na materiale matrycy żywicznej. Obecne konstrukcje bazują na systemach żywic termoutwardzalnych, takich jak epoksydy, poliestry i estry winylowe, czyli polimerach, które po utwardzeniu nie mogą być ponownie formowane lub kształtowane.

„Po wyprodukowaniu ostrza z użyciem żywicy termoutwardzalnej nie można odwrócić tego procesu” - mówi portalowi designboom.com Derek Berry. To sprawia, że ostrze trudno poddać recyklingowi. 

W przeciwieństwie do materiałów termoutwardzalnych, tworzywa termoplastyczne można podgrzewać w celu oddzielenia oryginalnych polimerów, co ułatwia ich recykling. termoplastyczne części ostrza można również łączyć za pomocą procesu spawania termicznego, który może wyeliminować potrzebę stosowania klejów, co jeszcze bardziej zwiększa możliwość recyklingu ostrza.

„W przypadku dwóch termoplastycznych elementów ostrza, można je połączyć ze sobą i poprzez zastosowanie ciepła i ciśnienia, połączyć je. Nie można tego zrobić z materiałami termoutwardzalnymi" - kontynuuje Berry. 

Następnym krokiem dla NREL jest zwiększenie skali łopat do ponad 100 metrów. Druk 3D pomoże zespołowi opracować innowacyjne struktury rdzenia łopaty, które będą wydajne, stosunkowo lekkie i opłacalne w produkcji. NREL twierdzi, że jeśli się uda będzie w stanie zredukować wagę i koszt łopaty o 10%, a czas cyklu produkcyjnego o co najmniej 15%.

Czas goni

Na razie z tego wszystkiego wyłania się obraz cząstkowych rozwiązań i fazy eksperymentów. Wydaje się, że biznes, agencje rządowe oraz producenci turbin i łopat powinni pracować nad rozwiązaniami już w momencie rozkwitu energetyki wiatrowej, jakieś 20 lat temu, gdy przecież wiedzieli, że nadejdzie moment, gdy łopaty zakończą swój żywot.

Wszelkie próby, pomysły i wynalazki należy oczywiście chwalić, ale w związku z lawinowo wzrastającą liczbą zużytych łopat, problem będzie tylko narastał, znaleźliśmy się w sytuacji, gdzie goni nas czas. Recykling ogromnych łopat trzeba potraktować poważnie, bo inaczej rzeczywiście wyląduję one gdzieś w ziemi na wielkich cmentarzyskach. To nie będzie chlubny rozdział w historii energii odnawialnej, wziąć jest szansa, aby w ogóle go wymazać.