隨著(zhù)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電機組葉片長(cháng)度逐漸增長(cháng)，以便捕獲更多的風(fēng)能。近年來(lái)，大葉片毫無(wú)疑問(wèn)成為趨勢，但是退役后的葉片如何處理成為難題。

早在2014年的時(shí)候，英國的研究人員調查了500多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，發(fā)現在20世紀90年代建成的老式風(fēng)電機組，在19年后仍然可以發(fā)出3/4的功率。他們的結論是，大多數風(fēng)電機組運行的時(shí)間應該能夠比預期更長(cháng)，大約在25年后才需要升級換代。

眾所周知，在某些時(shí)候再好的事情也必將結束。推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的關(guān)鍵是要持續地獲得清潔能源效益，但同時(shí)也需要考慮機組退役后該如何處理。雖然目前全球的退役風(fēng)電機組數量仍然很低，但是隨著(zhù)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的大規模發(fā)展必將持續增長(cháng)。

大多數風(fēng)電機組的部件都是可回收的，其中包括基礎、塔筒、齒輪箱和發(fā)電機。但是風(fēng)電機組葉片卻由于其構成的成分而難以回收。大多數的風(fēng)電機組葉片是由復合材料構成，利用各種材料的互補特性。目前的風(fēng)電機組葉片通常是由聚合物基質(zhì)與玻璃纖維或碳纖維加固材料組成。這些復合材料的優(yōu)點(diǎn)是氣動(dòng)性能優(yōu)異，并且輕便耐用，但其缺點(diǎn)是難以回收。

最新的風(fēng)機葉片的尺寸是20世紀80年代的100倍。這段時(shí)間內葉片的直徑增加了8倍，葉片度已經(jīng)超過(guò)6米。各國大力推進(jìn)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，這勢必會(huì )造成廢棄葉片產(chǎn)量的增多，那么采用何種方法處廢棄葉片才能使風(fēng)能成為一種更加綠色的能源呢？

風(fēng)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(huán)氧乙烯樹(shù)脂)、夾心材料(PVC、PET或巴沙木)和涂層(聚氨酯)。隨片尺寸的增大，葉片生產(chǎn)所需的材料數量也在不斷增加。

據估計每1kW的新機容量就需要10千克葉片材料。因此1臺7.5MW的風(fēng)機約需要75噸的葉片材料。風(fēng)機葉片的使用壽命大約為20——25年。因此如何處廢棄葉片就成了問(wèn)題。據推測每年要處纖維復合材料重量將達到20.4億噸以上。風(fēng)電行業(yè)相對來(lái)講是一個(gè)新興行業(yè)，在風(fēng)機葉片的實(shí)際處經(jīng)驗很少，尤其是海上風(fēng)力發(fā)電機。因此風(fēng)電統如果想得足夠的拆除、分離、處實(shí)際經(jīng)驗，可能需要20年以上的時(shí)間?，F有的處廢棄風(fēng)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(jīng)過(guò)時(shí)了(如德國)。不過(guò)目前中國采用最多的還是垃圾掩埋方式。最常用的是焚燒。在所謂的(CHP)工廠(chǎng)內，利用焚燒產(chǎn)生的來(lái)發(fā)電，為區域加統供。但是60%的廢料在焚燒之后只是變?yōu)榛覡a。由于復合材料中含有無(wú)機物質(zhì)，這些灰燼可能含有污染物質(zhì)，根據其類(lèi)型和后處，灰燼要么進(jìn)行掩埋要么回收后作為替代材料。無(wú)機物質(zhì)還會(huì )產(chǎn)生危險的廢氣，其中留的細小玻纖維可能會(huì )導致煙氣清潔過(guò)程出現問(wèn)題，主要是在灰塵過(guò)濾設備中。風(fēng)機葉片在進(jìn)入焚燒廠(chǎng)前還需進(jìn)行拆解和粉碎，從能耗和排放角度來(lái)說(shuō)，這進(jìn)一步增加了環(huán)境的壓力。此外，在焚燒過(guò)程中還會(huì )引起工人健康和安全方面的問(wèn)題。

回收則是一種環(huán)保的處理?；厥詹牧现瞥傻男碌母~片可以取代舊的葉片。但是目前風(fēng)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(yè)的添加材料。過(guò)去的幾年，全球各企業(yè)就風(fēng)機葉片的回收問(wèn)題進(jìn)行了大量研究項目，推出了許多創(chuàng )新產(chǎn)品。

2003——2005年，蘭電工材料協(xié)會(huì )(KEMA)和波蘭工業(yè)化學(xué)品研究院(ICRI)共同領(lǐng)導了一個(gè)項目，研究玻鋼(FRP)的機械回收，即將材料粉碎。此項目利用一臺具有“按需切割”功能的混合粉碎機，以每小時(shí)處2.5噸物料的速度，將玻鋼(FRP)粉碎成15——25mm的度，而且對纖維內部結構的損傷很小。為了避免粉碎過(guò)程中發(fā)生危險。粉碎之后通過(guò)一種再活化方法對纖維的品質(zhì)進(jìn)行改良。將其與一種新基體進(jìn)行化學(xué)粘結來(lái)實(shí)現更好的性能。

另一種技術(shù)是由HAMOS公司開(kāi)發(fā)的纖維度分離技術(shù)，可以去除雜質(zhì)。粉碎后的玻鋼(FRP)廢料在重新利用過(guò)程中的一個(gè)問(wèn)題就是纖維與樹(shù)脂的重新粘結。因為粉碎的纖維上經(jīng)常帶有留的樹(shù)脂，因此粘結起來(lái)就更加困難。只有回收的纖維要比原始纖維更，它才能與新基體更好的粘結。對于風(fēng)機葉片的回收來(lái)說(shuō)，還需要增加一個(gè)步驟，即在現場(chǎng)將葉片切割成大塊，以便于運輸。切割是通過(guò)目前廣泛應用的粉碎手(起重機或挖掘機末端連接的粉碎/抓取設備)完成的。但是復合材料回收物的需求并不像鋼材那樣強勁，其應用前景非常有限。另一個(gè)問(wèn)題就是回收的纖維比原來(lái)的纖維短，表面還帶有“原來(lái)的”樹(shù)脂，更難以使其在一定方向上排列。

這樣就難以按照需求增加產(chǎn)品的強度，例如汽車(chē)保險杠。但是汽車(chē)行業(yè)并沒(méi)有停止回收和再用其本身的廢棄物。玻纖維硬度較、粉碎過(guò)程需要大量的能源，因此這種填料的價(jià)值是很低的，很難讓它產(chǎn)生經(jīng)濟效益，除非能找到一種更廉價(jià)的能源。溶劑分解作用進(jìn)行化學(xué)回收也是一種回收方法。采用這種方法，玻纖的大部分拉伸強度可以保留下來(lái)，部分塑料材料還可以作為新的原材料。但是采用具有侵蝕性的危險化學(xué)品進(jìn)行回收并未得到提倡，而且這種方法的成本較。另外一種方法是采用溫解和氣化方法對量和材料進(jìn)行回收。盡管纖維喪失了原來(lái)的“大部分”拉伸強度，而且技術(shù)成本很，但是終端產(chǎn)品非常純，塑料中的能也以電能和能的形式得以回收回收過(guò)程如下:使用液壓剪切機或類(lèi)似的工具將廢棄物在現場(chǎng)切割成便于運輸的尺寸;到達工廠(chǎng)后，這些部件進(jìn)一步被粉碎成手掌大小的塊;材料被連續送入500℃溫的無(wú)氧回轉爐內，塑料被溫分解成合成氣體;氣體用于電力生產(chǎn)，也用于加回轉爐;在二級回轉爐內，玻纖維材料在大氣存在的條件下得以?xún)艋?利用磁鐵除并回收金屬;去除玻纖材料余物中的灰塵;混有少量聚丙烯纖維的玻纖維通過(guò)爐子后，PP纖維融化并連接到玻纖上形成穩定的絕緣板。溫解產(chǎn)品主要是耐的絕緣材料。

這些纖維還可以用作填料、粘性涂料、塑性部件、瀝青和混凝土中的增強材料，以及新玻纖維的原材料。復合材料中所含有的能可用于發(fā)電和為工藝過(guò)程供電?；厥盏牟Ａт?/span>(GRP)風(fēng)機葉片材料不能再用在新葉片中，因為回收的玻纖維總是比原始玻纖強度低，因此風(fēng)電行業(yè)不能使用回收的增強纖維。碳纖維與玻纖不同，從預浸環(huán)氧樹(shù)脂/碳纖材料中回收碳纖維，回收到的碳纖維的E模量沒(méi)有改變，而最終的拉伸強度只降低了5%。盡管葉片回收各企業(yè)對風(fēng)機葉片處徑上取得了明顯成功，但是由于成本問(wèn)題，相關(guān)項目并未得到很好的發(fā)展。

由于廢棄葉片在回收上面臨巨大挑戰，因此一些機構開(kāi)始研發(fā)新的葉片生產(chǎn)方法，以簡(jiǎn)化廢棄葉片的處藝。由汽車(chē)行業(yè)我們不難發(fā)現塑性材料更易回收，因此在風(fēng)機葉片中嘗試使用塑性基體的復合材料。但是塑性材料制成的兆瓦級葉片是否具備足夠的力學(xué)性能和物還沒(méi)有得到證實(shí)。對于5kW左右的小型風(fēng)機，可以使用一些模塑成型的增強型塑性材料或其它塑材料。這種情況下，葉片的回收就會(huì )容易的多。越來(lái)越多的風(fēng)機公司開(kāi)始采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫，這是一種可完全回收的塑性結構泡沫，回收后還可以再利用。將其粉碎并混合到新產(chǎn)品中后，仍能保持相同的性能和強度。目前，AlcanAirex已經(jīng)對其PET泡沫AIREXT91實(shí)現了回收。風(fēng)機葉片的回收仍問(wèn)題，不過(guò)，關(guān)于玻纖維增強材料(GRP)的回收方法以及回收后的材料可能的應用領(lǐng)域的研究已經(jīng)有了進(jìn)展。

由于廢棄葉片在回收上面臨巨大挑戰，因此一些機構開(kāi)始研發(fā)新的葉片生產(chǎn)方法，以簡(jiǎn)化廢棄葉片的處藝。由汽車(chē)行業(yè)我們不難發(fā)現塑性材料更易回收，因此在風(fēng)機葉片中嘗試使用塑性基體的復合材料。但是塑性材料制成的兆瓦級葉片是否具備足夠的力學(xué)性能和物還沒(méi)有得到證實(shí)。對于5kW左右的小型風(fēng)機，可以使用一些模塑成型的增強型塑性材料或其它塑材料。這種情況下，葉片的回收就會(huì )容易的多。越來(lái)越多的風(fēng)機公司開(kāi)始采用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫，這是一種可完全回收的塑性結構泡沫，回收后還可以再利用。將其粉碎并混合到新產(chǎn)品中后，仍能保持相同的性能和強度。目前，AlcanAirex已經(jīng)對其PET泡沫AIREXT91實(shí)現了回收。風(fēng)機葉片的回收仍問(wèn)題，不過(guò)，關(guān)于玻纖維增強材料(GRP)的回收方法以及回收后的材料可能的應用領(lǐng)域的研究已經(jīng)有了進(jìn)展。

以下是退役葉片回收利用的幾個(gè)具體案例：

方案1：建設現代建筑

在2012年，荷蘭率先將退役風(fēng)電機組葉片用作兒童公園的構筑物。

如今，荷蘭設計公司SuperuseStudios則進(jìn)一步將退役葉片用于城市建筑(如公共座椅)和戶(hù)外遮蔽場(chǎng)所(如公交候車(chē)亭)。

根據他們網(wǎng)站的介紹，SuperuseStudios還被邀請成為丹麥Genvind財團的合作伙伴，該財團擁有如Vestas等20家機構在內。該財團的主要目標是找到處理風(fēng)電機組報廢(部件)的解決方案。

方案2：通過(guò)化學(xué)物質(zhì)分離再循環(huán)

在一個(gè)被稱(chēng)為“Dreamwind”的研究項目中，一個(gè)丹麥奧胡斯大學(xué)的科學(xué)家團隊正在開(kāi)發(fā)一種化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)將有可能將風(fēng)電機組葉片復合材料進(jìn)行分離，而這正是解決風(fēng)電機組葉片循環(huán)利用的主要問(wèn)題。(點(diǎn)擊參見(jiàn)《丹麥研究風(fēng)電葉片回收技術(shù)》)

方案3：切碎后再利用

華盛頓州立大學(xué)正在與西雅圖的全球玻璃纖維解決方案公司(GFS)共同開(kāi)展退役葉片復合玻璃纖維材料的回收和制造工作。

GFS先將風(fēng)電機組葉片切碎成手掌大小的碎片，然后再由華盛頓州立大學(xué)的研究人員進(jìn)行提煉并加工成新的型復合材料。經(jīng)過(guò)測試，華盛頓州立大學(xué)的團隊發(fā)現，新材料可以與許多木質(zhì)復合材料相媲美。

回收后的葉片可以用于不同的途徑，從地磚到塑料路面障礙。

方案4：粉碎后作燃料

目前，德國保持著(zhù)世界上唯一的工業(yè)規模的工廠(chǎng)，用來(lái)處理風(fēng)電機組葉片。就像在華盛頓州立大學(xué)的研究人員那樣，先將退役葉片切成小塊，然后再敲碎成碎屑，并與其他廢料共同作為水泥廠(chǎng)的燃料。

方案5：在二手市場(chǎng)出售

另外，退役的葉片也可以在二手市場(chǎng)出售，用于小型風(fēng)電機組。

風(fēng)電機組業(yè)主也可以通過(guò)上網(wǎng)，在網(wǎng)上市場(chǎng)出售風(fēng)電機組部件。例如，在SparesinMotion上搜索“葉片”，就可以找到一個(gè)葉片的列表，其中最舊的是1997的葉片。

在我國，退役葉片處理難題也在不斷突破，重慶通用工業(yè)集團攻克材料回收再造世界難題環(huán)保風(fēng)電葉片領(lǐng)先全球。