风机退役高峰将来临,这种叶片可制作成小熊软糖

风力发电是一种日益发展的可再生能源形式,全球风机的装机容量也与日俱增。

在大力发展风力发电的同时,风机的叶片也显现出增加的趋势。更大的风机叶片效率更高,因此公司不断制造越来越大的叶片。

然而,如何处置废弃的风机叶片是一个风能行业头疼的问题。“风电核心设备的设计寿命通常为20~25年,经过十多年的规模化开发,到2025年左右,我国早期安装的风电叶片将陆续进入退役期。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示。

目前陆上风机叶片长度接近200米,重量达到数十吨。通常它们是由玻璃纤维制成的——一种很难分解的材料。叶片制造材料因制造商而异,通常80%~90%是复合材料,七成又由增强纤维组成,主要是玻璃纤维和一些碳纤维,剩下是聚合树脂,可将长而坚硬的纤维黏合至刚性、相对轻的固体基质上。

近日,密歇根州立大学的科学家们现在声称已经找到了一种方法,制造出新叶片材料,风机退役后叶片可分解回收,重新制造新叶片等其他产品,甚至植物性成分可做成小熊软糖。

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废旧风机如何处理?

据介绍,目前我国存在三种较为主流的叶片回收方式:第一种是将叶片进行拆解,将材料进行重复利用,用于市政建设等领域;第二种是将叶片打碎,回收后添加进建筑材料,增强材料性能;第三种则是进行化学回收,分解后再进行重新利用。但这三种处理方案存在不环保、技术不成熟、经济性差等问题,难以实现大规模产业化发展。

风机制造业内人士表示,在我国,目前风机再制造、再利用几乎是一个空白的领域,材料循环利用产业发展也不完善,这些因素制约了老旧风机的回收再利用。

中国能源研究会能源与环境专业委员会秘书长王卫权表示:“不管是谁处理,都要算经济账。如果没有强制处理,算起账来不划算,企业肯定就不做了。”

“在开发风电场初期,尤其是十多年前开发的风电场,业主在核算投资收益率的时候,基本没有考虑过废旧风机回收处理的成本。”王卫权表示,“由于废旧风机回收处理问题目前刚刚显现,拆解一台或者 废一台机组究竟要多少钱,如今行业尚无定论,因此废旧风机回收工作的推进也就比较困难。”

目前德国、奥地利、芬兰以及荷兰等国已强制立法,收紧风电叶片复合材料处理法规,禁止直接堆放或填埋。在这方面,我国相关主管部门与企业也已开始了尝试。

“建议相关主管部门尽快研究建立促进机制。”

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将风机叶片变成零食

密歇根州立大学的科学家们提出了一种复合树脂,其中包括玻璃纤维,并将其与植物衍生的合成聚合物结合在一起。这种材料被称为复合树脂,比传统的玻璃纤维涡轮机更容易回收,可以分解并回收以制造新产品。

这种新型风机的材料坚固耐用,可以用于风机抑或是汽车。

当其作为风力涡轮机结构的工作完成时,该团队的新型树脂可以分离成其组成部分。

研究人员将面板溶解在新鲜的单体中,并物理去除了玻璃纤维,这意味着可以去除难以处理的玻璃纤维钻头。然后,产生的粘液可以重铸成新的风力涡轮机,以及各种各样的其他材料:

例如,当研究人员在碱性溶液中消化树脂时,他们得到了一种可用于制造窗户和汽车尾灯的丙烯酸物质。在消化过程中提高温度,这会产生一种高吸水性聚合物,在制造尿布时经常会用到这种聚合物。

当与各种矿物质融合时,这种树脂也可以转身成为家用台面。“我们最近用人造石制作了一个浴室水槽,所以我们知道它有效。”研究人员说。溶解的材料也可以与塑料结合,从而产生更奢华的物品,如笔记本电脑盖和电动工具。

这种方式能够将材料重铸成相同类型的新产品。最重要的是,重铸面板具有与其前身相同的物理特性。

这种新产生的树脂在碱性溶液中消化,产生乳酸钾,然后进行纯化。科学家们用回收的树脂制作了多种物品,包括台面、浴室水槽。当纯度达到食品级的乳酸钾可以重新用于制造小熊软糖和运动饮料,类似于佳得乐。

科学家表示,植物碳原子如玉米或草,与化石燃料碳原子没什么不同,都是全球碳循环的一部分,现在技术已可做到将田间生物质做成耐用塑胶材料,再回到食品。

“我们树脂系统的好处在于,在其使用周期结束时,我们可以将其溶解,然后将其从它所在的基质中释放出来,这样它就可以在无限循环中一遍又一遍地使用,”John Dorgan,一位来自密歇根州立大学的化学工程师表示。“这就是循环经济的目标。“

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