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中國建材報記者就退役葉片的處置問題,采訪了華北包裝董事長,發表了 《風電葉片退役后何去何從》。一經報道,被各媒體爭相轉載,如今日頭條,搜狐新聞、騰訊新聞、澎湃新聞、看點快報、新華網、百度、知乎等,

2021-07-09

“老舊風電場投運的大批量風電葉片已步入‘暮年’,或默默退場,或匆匆掩埋,與之相配套的政策制度、處置技術儲備依然處于缺位狀態。”說起目前我國風電葉片退役后現狀,某風電葉片生產企業負責人如此感慨。

從某種程度上來說,的確如此。在新能源躍進潮中,退役后風機葉片的無害化處置及產業化發展亟需提速。這不是杞人憂天,而是未雨綢繆。

在我國,2018年報廢風電葉片總計約5700噸,而到2022年將超5.9萬噸。從我國風電機組服役年限來看,到2025年左右,我國將迎來一大波風電葉片報廢潮。到2030年,我國將有超過3萬臺風電機組面臨換新,而到2035年這一數字將超過9萬臺……

這一串串數據背后,都是風電產業亟待攻克的新難題。

退役潮將至,風電葉片處置為何難

21世紀初以來,新能源風力發電得到迅速發展,人們早已習慣并樂于在草原、大海看到滿負荷運轉的巨大風力發電機。

然而,隨著第一代風力發電機生命的終結,其回收問題隨之而來。

根據數據統計,按照風電葉片設計壽命20年來計算,2018年我國風電葉片約有5700噸退役,今年約有1萬噸至1.5萬噸退役;到2025年,我國退役葉片將達1.52萬噸;如果以葉片行業事故率為5‰計算,非正常退役葉片到2025年將達1.84萬噸;2025年之后,退役葉片總量更是將出現指數級增長,2027年退役總量將達3.96萬噸,2029年更是高達16.56萬噸。

從目前情況來看,風機退役后,大多數機組的部件基本可回收,其中包括基礎、塔筒、齒輪箱和發電機。但是,風電葉片的回收處置卻始終面臨種種挑戰。實現風電葉片全生命周期的綠色化、無害化,一直是風電行業孜孜以求的目標。

風電葉片是一個由復合材料制成的薄殼結構,由根部、外殼和加強筋或梁等三部分組成。復合材料在整個風電葉片中的重量占了90%以上。目前,復合材料之所以成為我國乃至全球風電葉片的主要材料,主要源于其輕質高強、性能可設計的優質特性。據《中國建材報》記者了解,復合材料的單位密度只有鋼鐵的1/3,同等重量的材料力學性能卻是金屬的好幾倍。與金屬材料不同,復合材料更能根據產品的物理屬性需求進行合理、靈活的設計。

據中國物資再生協會纖維復合材料再生分會秘書長張榮琪介紹,在行業發展之初,復合材料葉片采用的是玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂體系。直到今天,這仍是大部分葉片所采用的材料。隨著葉片長度的不斷增大,其自身重量也不斷增加,這種體系在某些場合已不能滿足要求,于是性能更優異的增強材料——碳纖維走進了人們的視野。

兩種復合材料的優質特性如此突出,那么退役葉片實現無害化處理到底難在哪呢?

據張榮琪分析,復合材料盡管抗壓、耐用性能優異,具有不可替代性,但由于其在化學過程中同時具有不可逆向性,一旦報廢將難以再熔化或重塑,難以進行循環利用,致使回收工藝復雜、回收價值不高等問題逐漸凸顯。再加上,隨著風電葉片尺寸的逐年增大,難拆解、難運輸也成為困擾行業的痛點。

諸多嘗試,力求破解處置難題

如何破解退役葉片處置問題,風電行業作出了多種嘗試。

記者了解到,從本世紀初起,國內外許多企業便已開始嘗試不同的技術手段對退役葉片進行回收處理。比如,可以去除雜質的纖維度分離技術、玻鋼機械回收及材料粉碎、溶劑分解作用進行化學回收、采用溫解和氣化方法對量和材料進行處置;采用特殊技術處理后,讓玻纖的大部分拉伸強度得以保存,部分塑料材料還可作為新的原材料;還有部分葉片退役后經簡單處理,可用作公園、藝術館、公共設施的構筑物等。

目前,在我國采用最多的還是垃圾掩埋處理方式。“在掩埋前會進行焚燒,并利用焚燒產生的能量作為電力供應,其60%的廢料在焚燒之后變為灰燼。”北京華北包裝有限公司董事長于寶磊向記者介紹,因為復合材料中含有無機物質,這些灰燼可能含有污染物質。根據其類型的不同,灰燼要么進行掩埋,要么回收后作替代材料。由于無機物質還會產生危險的廢氣,其中殘留的細小玻纖維可能會導致煙氣清潔過程出現某種問題。另外,從能耗和碳排放角度來說,風電葉片進入焚燒廠前還需進行拆解和粉碎,這進一步增加了環境的壓力。

在于寶磊看來,相較于掩埋處理,回收則是一種相對環保的處理方式。回收材料制成的新葉片可取代舊葉片。但目前風機葉片回收方法較少,只有30%的纖維增強塑料可實現回收再利用,而大多數則是將廢棄葉片打碎、混合進入水泥中實現循環使用。據記者了解,如今已有能源企業將退役葉片打碎以替代水泥中砂礫、黏土等成分,循環利用進入建筑領域。

某水泥企業負責人向記者透露,將廢棄的風機葉片添進水泥中不僅能實現循環利用,還能減少水泥制造過程中排放的二氧化碳總量。但由于其相對較低的回收價值,使得這種處理模式暫時難以大規模推廣。

除此以外,零廢風機也成為風機制造業的研發方向。零廢指的是在風機的生產、使用、回收、再利用及復原的過程中保護材料和資源,不再將葉片打碎進行焚化或填埋。據了解,北京華北包裝有限公司利用特殊處理技術將風電葉片制作成循環包裝,便是一種“零廢”處置方式,較高效地實現了退役葉片的回收再利用。

老舊風機的改造,也是目前業內積極嘗試的解決方式。部分企業通過增加投資的方式延長風電場壽命。“隨著全球風電制造技術不斷的更新換代,未來新建的風電場壽命有可能提高至30年及以上,部分風電開發商甚至已開始尋求將風電場壽命提升至40年左右。”某風電場業主告訴記者。


從全生命周期出發,進行全產業鏈布局

從目前退役葉片的多種處理方式來看,均有利有弊。在相關成本的制約下,退役葉片的無害化處理還有很長的路要走。

為徹底解決此問題,有專家提出,風電行業應與材料、建筑等多領域進行跨界合作。同時,還需積極推動相關退役政策的就位,相關復合材料固廢處理標準的制定。這對于風電行業的風機退役與循環實現真正的綠色發展,至關重要。

另外,在彭博新能源某財經分析師看來,葉片回收問題還應從產品設計之初就進行考慮。他認為,對于循環經濟來說,葉片產品本身的設計十分重要。企業應從全設計出發,進行全產業鏈布局,作出有效投資,實現可持續發展。

圍繞處置成本,一部分企業還呼吁:風電葉片作為工業非降解固廢,應有一筆固廢處理基金。與塔筒、機組金屬件的再生不一樣的是,應從政策層面為葉片回收處理單位提供相應的固廢處理費用。再加上,葉片回收后實現的一部分綜合利用,使回收商業模式得以更好的形成。只有在獲得最基本的行業利潤后,行業實現良性發展才有跡可循。

事實上,風電裝備產業的綠色循環發展,是風電產業實現健康發展的基礎。

在“30·60”雙碳目標的號召下,未來我國勢必將大規模發展風電新能源模式。如何以最低成本實現退役葉片的資源化利用,同時又避免違反高壓的環保政策,是目前風電產業亟需完成的一項重要任務。顯然,大批量風電葉片的退役,既充滿了困難和挑戰,同時也釋放了廣闊的發展空間。

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