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风机退役高峰即将到来叶片规模化回收难题亟待解决

发布时间:2022-09-13 23:48:34 来源:欧宝娱乐官网在线网址 作者:OB欧宝网页登录

  过去,国内每年的叶片平均处理量在1000-2000吨之间,大部分退役风机叶片主要通过焚烧与填埋的方式处理,对复合材料的综合利用还处于工程试验阶段,且对环境造成了一定影响。

  但随着风电产业的蓬勃发展,退役风机规模将越来越大。如何在满足环保的基础上,做好退役叶片的规模化利用,成为风电企业实现绿色可持续发展的关键。

  数据显示,从2006年开始,我国风电累计装机量基本逐年翻倍。龙源电力集团股份有限公司(龙源电力,001289)生产技术部主任贾克斌表示,预计我国风电机组的第一次退役高峰将出现在2025―2030年间,涉及4400万千瓦老旧机组;第二次高峰将出现在2031―2035年间,预计涉及1亿千瓦老旧机组;第三次高峰将出现在2036―2040年间,预计涉及1.18亿千瓦老旧机组。

  欧洲风能协会(WindEurope)倡议,到2025年在欧盟和英国等主要风电市场,禁止使用填埋的方式处理风机退役叶片,同时呼吁政府鼓励使用可回收再利用材料。国内方面,工信部、国家发改委等八部门近日联合印发《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》(下称《方案》),首次将新能源行业固废回收再利用纳入国家顶层设计文件。该《方案》明确提出推动废旧光伏组件、风电叶片等新兴固废综合利用技术研发及产业化应用,探索新兴固废综合利用技术路线。

  政策加码、退役高峰即将到来,倒逼国内外市场开始积极寻觅规模化处理退役风机的解决方案。

  风电机组中有回收价值的部分包括塔筒、基座、机舱罩以及叶片等,其中85-90%的报废材料都有成熟的回收体系,但风机叶片的回收模式还在探索中。

  目前全球范围内使用较为广泛的风机叶片材料由玻璃纤维增强的热固性树脂基复合材料构成,主要包括环氧树脂、玻璃纤维、轻木等,固化成型后,化学过程不能逆向,不经过新的工艺处理,无法自然降解,其中最有回收价值的纤维材料与环氧树脂,难以拆分、重复使用。

  经过多年探索,叶片复合材料回收初步形成了包括综合利用、机械粉碎法、热解法、化学降解法、能量获取法等在内的多条技术路线,但实际应用上,并未实现大规模推广。秦海岩表示,由于目前叶片回收市场规模小,加之回收综合利用价值低,影响到企业的投资积极性,导致上述回收再利用技术尚未实现产业化。一个风电场的退役叶片回收包括现场切割、运输、到厂整理、再加工等多个环节,规模化风电项目多处于偏远地区,运输半径大,难以集中,叠加机组大型化发展趋势,叶片切割与运输成本较高,造成叶片回收成本居高不下。

  另外,秦海岩认为,目前,风电退役机组回收再利用方面的政策与标准体系建设缺乏具有可操作性的政策体系,责任主体不明确。在技术标准体系方面,现有的标准制定滞后,不利于建立完善的回收利用体系。目前,虽然有《纤维复合材料固体废物分类管理指南》等处于编制或立项之中,但明显滞后于风电行业发展,无法有效保障产业的长远健康发展。

  全球风电技术和产业起源于丹麦,在西欧发展壮大,以丹麦维斯塔斯、西门子歌美飒为代表的国际风电整机制造商巨头应对风机叶片退役问题更早,也更具经验,走在了行业前列,或可为国内企业应对大规模退役风机提供借鉴思路。

  2020年1月,维斯塔斯宣称,将在2040年前生产“零废风机”。维斯塔斯表示,“零废”是指通过负责任的生产和消耗(包括回收、再利用和复原)来保护材料和资源,不再需要将风机叶片打碎进行焚化或填埋。

  一年后,西门子歌美飒宣布了相似承诺,到2030年叶片实现可完全回收,到2040年销售风电机组实现100%可回收。

  另外,对于风机叶片中难以回收的热固性复合材料。2021年5月,维斯塔斯牵头发起了CETEC(热固性环氧树脂复合材料循环经济)项目,致力于解决环氧树脂现有的回收技术缺失问题。

  维斯塔斯表示,在材料回收方面,公司承诺最终被填埋处理的制造废料比率将低于1%,同时在2030年以前确保超过94%的制造材料可以得到回收利用。这标志着当前52%的材料回收率将得到大幅提高。

  图源:荷兰Superuse Studios 官网 叶片游乐场项目WindEurope首席执行官Giles Dickson表示,风能行业正在与化工和复合材料行业合作开发回收叶片废物的技术,但要到2030年才能大规模全面部署。目前,在水泥厂已有成功案例,例如垃圾回收管理公司Geocycle旗下水泥厂通过协同处置技术,将叶片废料的有机含量作为热能回收、废料的矿物部分作为灰烬集成到工厂生产水泥熟料的原料中,取代了水泥生产过程中的部分化石燃料和其他材料。公司表示,1吨叶片废料可减少110公斤二氧化碳排放,节省461公斤原材料。

  但行业相关人士表示,这一解决方案并未实现规模化,且依旧要面临设备昂贵,成本不菲等问题。相对较低的回收价值难以激发风电企业采用这一方式处理退役叶片。

  维斯塔斯副总裁兼可持发展主管Lisa Ekstrand表示:“通过打造强大的回收基础设施来应对可再生能源行业的废弃物管理挑战,是紧迫而关键的问题。玻璃纤维回收方式现在已经到了可以迅速扩大规模的节点,而且随着可再生能源工厂的业主越来越关注其退役资产对环境的影响,这已经不再是一个需求或数量的问题。”

  除此之外,随着风电技术水平的提升,通过实施老旧风电机组改造,延长叶片使用寿命,能够相对减少退役叶片产生量。

  业内分析认为,随着全球风电制造技术不断更新换代,未来新建的风电场寿命或将提高至30年及以上,部分风电开发商甚至已开始寻求将风电场寿命提升至40年。

  秦海岩表示,对于国内风机叶片回收面临的问题,亟需从政策、标准、技术研发等方面给予相应支持。他建议,尽快完善行业标准、技术规范、认证体系,尤其是明确责任主体,落实牵头单位;完善退役叶片回收处置办法,开展退役叶片回收再利用技术研究;强化风电叶片新材料研发,实施技术改造延长风电机组使用寿命。

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