調查｜“暮年”風機葉片如何“體面退出”？

調查｜“暮年”風機葉片如何“體面退出”？

伴隨著風電裝機容量的不斷增加，我國風電產(chǎn)業(yè)將在2025年迎來第一批大規(guī)?！巴艘鄢薄?。我國風電市場經(jīng)過十幾年的高速發(fā)展，大批葉片正在步入“暮年”。如何讓它們“體面地退出”，或經(jīng)過再造重新獲得“就業(yè)機會”，是一道難題。

業(yè)內專家認為，關于風機服役期滿的處置尚未引起相關方的足夠重視，不當處理會帶來巨大的環(huán)境負擔，行業(yè)面臨著經(jīng)濟性和環(huán)保性的雙重壓力。不少業(yè)內人士希望能盡快找到答案。

2022年11月，胡進作為專家人才被江蘇省南京市從瑞士引進。他在瑞士格林立納有限公司和北京瑞中奇點高科技有限公司擔任首席科學家。近日，他的一項實驗引起不少人士的關注。一片片被切割成小塊的風機葉片，被轉化成可用的玻璃纖維、輕質熱裂解油和可燃氣等物質。這給退役風機葉片的處理帶來了一種新的可能。

2023大批風電機組步入“暮年”，葉片回收面臨挑戰(zhàn)

我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨“冰與火”的交融，一方面，是風電裝機容量大幅增長；另一方面，是一大批風機葉片退役后如何妥善處理和再利用的難題。

中電能源情報研究中心的邱麗靜介紹：“（全球）很多重達數(shù)噸的老化葉片在拆除之后，最終都被扔進了垃圾填埋場，帶來巨大的環(huán)境負擔。從目前國際上普遍通用的風機回收工藝來看，大部分風機部件都可以回收利用，但剩下約15%面臨著工序復雜、不可回收的挑戰(zhàn)?！?/p>

我國風電大規(guī)模發(fā)展始于2004年，現(xiàn)已成為世界上最大的風機制造國。中國電力網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年，我國海上風電累計裝機容量預計達3250萬千瓦，持續(xù)保持海上風電裝機容量全球第一的態(tài)勢。業(yè)內專家預測，2023年，在大兆瓦趨勢下，我國風電的發(fā)電成本直線下降，風電造價將會迎來歷史上第一個低點，風電裝機規(guī)模將會迎來高峰。

但是，讓風電運營商關注的除了發(fā)展前景，還有即將到來的葉片退役潮。據(jù)全國首屆風電設備循環(huán)利用論壇暨中國物資再生協(xié)會風光設備循環(huán)利用專委會成立大會提供的信息，2025年，我國將有595臺風機運行到期，此后退役呈現(xiàn)逐年遞增態(tài)勢；到2030年，這一數(shù)字將攀升至1.2904萬臺。

據(jù)國家發(fā)改委能源研究所測算，“十四五”期間，我國對運行超15年的1.5兆瓦容量以下機組進行改造，置換需求超過1800萬千瓦，市場規(guī)模預期達630億元。

那么，退役風機葉片的處理到底難在哪？

國內某大型風電運營商的相關技術人員告訴記者：“風機葉片是一個由復合材料制成的薄殼結構，一般由根部、外殼和加強筋或梁三部分組成。復合材料在整個風電葉片中的重量一般占到90%以上?！?/p>

邱麗靜介紹：“風機退役后，約85%到90%的風機總量可以回收利用，其中包括基礎、塔筒、齒輪箱和發(fā)電機。但大多數(shù)葉片由玻璃纖維增強的熱固性樹脂基復合材料加工而成。這一材料盡管抗壓、耐用性能優(yōu)異，卻無法有效回收，回收時切割拆解工藝也十分復雜，因此，葉片回收是一個特殊的挑戰(zhàn)?！?/p>

2023節(jié)能環(huán)保是風機葉片處理的技術突破點

目前，國內外大多采用焚化或掩埋方式處理退役風機葉片。2020年3月，彭博社曾報道稱，美國懷俄明州的多座陸上風電場退役。風機拆解后，超過1000個報廢的玻璃纖維葉片堆積在空地上。填埋雖然簡單，但浪費了大量空間和資源，并不符合綠色發(fā)展的理念。此外，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，這進一步加大了環(huán)境壓力。

相較于掩埋處理，葉片回收綜合利用是一種相對環(huán)保的處理方式，目前主要為水泥窯協(xié)同處理，但由于回首席分析師收價值較低，難以大規(guī)模推廣。

面對如何處理風機葉片這道難題，長期在有機固廢和循環(huán)經(jīng)濟領域開展研究的胡進認為，可采用復合材料電磁熱裂解技術，將風機葉片轉換成可用物質。目前，這項技術已獲得瑞士發(fā)明zhuanli。

試驗過程是這樣的：上午10點投料，將被切割成小段的風機葉片放到反應釜里，設置好相關參數(shù)；當日16點打開反應釜，只見原來乳白色的風機葉片已經(jīng)變成黑色的玻璃纖維了。另外，還有輕質熱裂解油和可燃燒的不可凝氣體產(chǎn)生。胡進說：“產(chǎn)出的物質都是可利用的?！?/p>

在現(xiàn)場，胡進將產(chǎn)生的輕質熱裂解油倒入一個小碟子，并將其點燃。

他介紹說：“這些輕質熱裂解油經(jīng)過煉油廠提煉，有可能變成柴油使用。這一整套工藝流程環(huán)保且能源利用率非常高。熱裂解處理風機葉片會得到3種主要產(chǎn)物，即保持相對完整的長纖維、輕質熱裂解油和可燃氣。其中，長纖維可以重新返回到風機葉片生產(chǎn)或建筑領域。輕質熱裂解油經(jīng)過精煉以后，有可能成為柴油。生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生極少量的廢水，經(jīng)過凈化可以重復使用；同時產(chǎn)生極少量的不可凝氣體，為可燃氣，經(jīng)過干燥、除塵等一系列處理之后可以作為燃料進行燃燒。此外，電磁感應加熱技術的熱效率達到90%，非常節(jié)能?！?/p>

相關技術人員介紹：“目前，這項技術還處于中試階段，期待未來能在更多的應用場景中進行實驗。比如，處理同樣是復合材料的下水管道，能否使用這樣的技術，結果如何，有待進一步試驗?！?/p>

2023如何降低風機葉片的回收成本，提高經(jīng)濟效益？

除了技術突破外，處理方式的經(jīng)濟性也是決定其能否最終走向市場，實現(xiàn)大規(guī)模應用的一個重要因素。

胡進告訴記者：“大多數(shù)葉片主要由玻纖復合材料加工而成。這種材料固化成型后，自然降解極其困難，其中最有回收價值的纖維材料與環(huán)氧樹脂難以拆分、重復使用。同時，葉片回收包括現(xiàn)場切割、運輸、到廠整理、再加工等多個環(huán)節(jié)，且葉片直徑和質量也在逐漸增加。而風電項目多處于偏遠地區(qū)，運輸距離遠，難以集中處理，切割與運輸成本較高，造成葉片回收成本居高不下。因此，發(fā)明提供了一種車載可移動式復合材料處理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)流動作業(yè)?！?/p>

相關技術人員說：“不同的風電場通常相距較遠，投資建廠進行葉片回收處理不現(xiàn)實。車載系統(tǒng)可以較好地滿足處置需求?！?/p>

此外，葉片處理的成本和收益也是風電運營商和技術發(fā)明人較為關注的問題。胡進給記者算了一筆賬：“用這套系統(tǒng)處理風機葉片，保守估算，處理一噸葉片的毛利潤大約為1000元，毛利率為60%。和國內一些大型風場付費找人對葉片進行破碎處理相比，具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢?！?/p>

除了推動技術研發(fā)，邱麗靜認為：“葉片回收亟須政策、機制補位。葉片退役回收后處理規(guī)模巨大，急需行業(yè)企業(yè)、葉片廠主動作為，以及開發(fā)商和國家的投入。行業(yè)融合也將有助于行業(yè)轉型至循環(huán)經(jīng)濟，因此，還需要與材料、建筑等多領域進行跨行業(yè)合作，讓報廢葉片回收處置形成完整閉環(huán)，建立起回收生態(tài)?！?/p>

來源：中國環(huán)境報