全球風機葉片的數量及尺寸都在迅速增長。據統計,最新的風機葉片的尺寸是20世紀80年代的100倍。這段時間內,葉片的直徑增加了8倍,葉片長度已經超過6米。各國大力推進風電行業的發展,這勢必會造成廢棄葉片產量的增多,那么采用何種方法處理廢棄葉片才能使風能成為一種更加綠色的能源呢?
風機葉片通常含有纖維增強材料(如玻璃纖維或碳纖維)、塑料聚合物(聚酯或環氧乙烯樹脂)、夾心材料(PVC、PET或巴沙木)和涂層(聚氨酯)。
隨著葉片尺寸的增大,葉片生產所需的材料數量也在不斷增長。據估計,每1 kW的新裝裝機容量就需要10千克葉片材料。因此一臺7.5 MW的風機約需要75噸的葉片材料。風機葉片的使用壽命大約為20-25年。因此如何處理廢棄葉片就成了問題。 據推測,每年要處理的纖維復合材料重量將達到20.4億噸以上。
風電行業相對來講是一個新興行業,在風機葉片的實際處理方面經驗很少,尤其是海上風力發電機。因此,風電系統如果想獲得足夠的拆除、分離、處理等方面的實際經驗,可能需要20年以上的時間。
現有的處理廢棄風機葉片的方法有:垃圾掩埋、焚燒或回收。第一種方式在那些致力于減少垃圾掩埋數量的國家基本上已經過時了(如,德國)。不過,目前中國采用最多的還是垃圾掩埋方式。
最常用的處理方式是焚燒。在所謂的熱電聯產(CHP)工廠內,利用焚燒產生的熱來發電,為區域加熱系統供熱。但是,60%的廢料在焚燒之后只是變為灰燼。由于復合材料中含有無機物質,這些灰燼可能含有污染物質,根據其類型和后處理方法的不同,灰燼要么進行掩埋要么回收后作為替代材料。無機物質還會產生危險的廢氣,其中殘留的細小玻璃纖維可能會導致煙氣清潔過程出現問題,主要是在灰塵過濾設備中。 風機葉片在進入焚燒廠前還需進行拆解和粉碎,從能耗和排放角度來說,這進一步增加了環境的壓力。此外,在焚燒過程中還會引起工人健康和安全方面的問題。
回收則是一種環保的處理方式。回收材料制成的新的更高效的葉片可以取代舊的葉片。但是目前成熟的風機葉片回收方法還很少,只有30%的纖維增強塑料(FRP)可以回收再用,制成新的FRP,而大多數則是作為水泥行業的添加材料。 過去的幾年,全球各企業就風機葉片的回收問題進行了大量研究項目,推出了許多創新產品。