Ветряные турбины, установленные в пустыне Гоби в начале 2000-х, скоро будут выведены из эксплуатации. Слишком старые, слишком большие, слишком громоздкие. Проблема в том, куда их девать? Они длиной в десятки метров, сделаны из стекловолокна и композитных смол, которые не разлагаются. Свалки их не хотят: вырубка их стоит дорого, как и их транспортировка. Но китайские исследователи огляделись вокруг и увидели песок. Много песка. Песок наступает, покрывая дороги, угрожая городам. И они подумали: если эти лопасти выдерживали ветер двадцать лет, возможно, они смогут противостоять и песку. Может быть, остановить его. Поэтому они взяли эти гигантские лопасти, разрезали их, проткнули, превратили в пористые барьеры. И это работает.
Парадокс возобновляемых источников энергии
Энергия ветра вырабатывает чистую электроэнергию, но ее лопасти создают горы отходов. Исследование, опубликованное в Международные исследования по сохранению почв и водных ресурсов по Китайская академия наук Всё начинается с чётких цифр. К 2025 году в Китае произойдёт первая волна вывода из эксплуатации: более 1,2 млн киловатт ветропарков, проработавших более двадцати лет. К 2030 году ежегодный вывод из эксплуатации может достичь 10 млн киловатт. Каждая турбина имеет лопасти длиной до 50 метров и весом в несколько тонн, изготовленные из композитных материалов, которые никогда не ломаются. Это проблема, которая затрагивает весь мир: По оценкам, к 2050 году количество отходов от ветряных турбин составит 50 миллионов тонн., что примерно в восемь раз превышает вес Великой пирамиды в Гизе.
Традиционная переработка лопастей ветряных турбин неэффективна. Термореактивные смолы, скрепляющие стекловолокно и углеродное волокно, не плавятся, не растворяются и не разделяются легко. Их можно измельчить и использовать в качестве наполнителя для бетона, но это временное решение. Их можно сжечь, но вы загрязните окружающую среду. Их можно оставить на свалке, но они будут занимать место веками. Команда под руководством Лю Бэньли из Северо-западный институт экологии и ресурсов искали альтернативу, которая имела бы смысл в местном контексте.
Барьеры, которые существуют десятилетиями
В пустыне Гоби песок — постоянный враг. Он засыпает дороги, заполняет оазисы и угрожает населённым пунктам. Традиционные заграждения изготавливаются из тростника, соломы или плетёных веток: они недорогие и простые в изготовлении, но разрушаются за несколько лет. Более прочные альтернативы (бетон, металл) слишком дороги и их сложно доставлять в отдалённые районы. Исследователи испытали выведенные из эксплуатации ветряные турбины в качестве материала для песчаных заграждений. Они разрезали лопасти на секции, просверлили отверстия для создания пористой структуры и установили их на земле в качестве щитов от ветра.
Результаты механических испытаний показывают, что Прочность на изгиб у переработанных лезвийных барьеров в 14 раз выше к древесным композитным материалам. Скорость эрозии составляет ниже чем 56%Эксперименты в аэродинамической трубе и численное моделирование подтвердили, что эти барьеры значительно снижают перенос осадков у поверхности земли, изменяя характер воздушных потоков. Оптимальная пористость оказалась равной 20%: достаточно, чтобы пропускать ветер, не создавая чрезмерной турбулентности, и в то же время достаточно для улавливания песка.
«Новое решение было разработано на основе наших многолетних исследований эволюции песка и материалов для контроля», — пояснил Лю Бэньли. «Оно также отвечает текущим и будущим потребностям отрасли возобновляемой энергетики в обработке повреждённых или выведенных из эксплуатации лопастей». Главное преимущество — долговечность: они устойчивы к ультрафиолетовому излучению, экстремальным температурам и постоянному воздействию песка. Они могут служить десятилетиями, гораздо дольше, чем органические барьеры.
Переработка лопастей ветряных турбин: локально и без транспортировки
Интересным аспектом китайского проекта является логистика. Многие ветропарки на северо-западе Китая построены вблизи пустынных районов или в их пределах. Это означает, что Лопасти можно обрабатывать и устанавливать на месте, без необходимости транспортировки за сотни километров. Это экономит затраты, снижает воздействие транспорта на окружающую среду и создаёт местную экономику замкнутого цикла. «В будущем эти списанные лопасти можно будет перерабатывать и повторно использовать на месте, используя нашу технологию, что позволит достичь цели переработки на месте», — сказал он. Хэ Ченчен, член исследовательской группы.
Переработка лопастей ветряных турбин становится глобальной проблемой. По данным Объединенного исследовательского центра Европейской комиссииК 2050 году инфраструктура ветроэнергетики будет генерировать больше отходов, чем даже солнечная. 85% веса турбины состоит из легко перерабатываемых металлов. Проблема заключается в тех 15%, которые составляют лопасти: полимерные композиты, армированные стекловолокном или углеродным волокном, термореактивные материалы, которые после затвердевания не подлежат переплавке.
Креативные решения со всего мира
Китай не одинок в поиске решений. В Австралии Acciona превратила старые весла в высокопроизводительные доски для серфинга., сотрудничая с профессиональным серфером Джошем Керром. В Швеции компания Vattenfall экспериментирует с переоборудованием гондол в мини-дома.. В Ирландии проект Re-Wind построил пешеходные мосты с использованием выведенных из эксплуатации ветряных турбин.Эти эксперименты доказывают одно: эти материалы слишком хороши, чтобы отправляться на свалку.
Датская компания Continuum строит шесть заводов в Европе способен перерабатывать 36 000 тонн лопастей в год, превращая их в композитные панели для строительства. Национальная лаборатория Оук-Ридж получила награду для перерабатываемых лезвий, которые на 41% легче традиционных моделей. Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали метод для восстановления стекловолокна и смол без использования агрессивных химикатов, создавая добавки, которые делают нейлон в три раза прочнее.
Будущее переработки ветряных турбин
Решение Китая о строительстве пустынных заграждений не решает всех проблем, но открывает новые возможности. Оно демонстрирует, что переработка ветряных турбин может быть экономически и экологически выгодна, если адаптирована к местным условиям. Не нужно изобретать экзотические применения: просто посмотрите на проблемы вокруг вас и подумайте, сможет ли прочный, лёгкий и долговечный материал решить их. В пустыне Гоби нужны были песчаные заграждения. Они вывели из эксплуатации турбины. Они соединили эти два понятия.
Команда Лю Бэньли продолжит полевые эксперименты, чтобы усовершенствовать материалы и адаптировать их к различным условиям пустыни. Но принцип уже хорошо зарекомендовал себя: В конце своего срока службы ветряные турбины не являются отходами, а ресурсами, ищущими вторичное применение. Будь то блокирование песка, строительство мостов, создание досок для серфинга или армирование пластика, задача состоит в том, чтобы найти правильное соотношение между материалом и потребностями.
Через несколько лет, когда первая крупная волна вывода из эксплуатации накроет Европу и США, нам понадобятся все эти решения одновременно. Единого метода переработки будет недостаточно. Потребуются разные цепочки создания стоимости, адаптированные к разным регионам, местной экономике и конкретным потребностям. Китай нашёл свой путь. Другим придётся найти свой. Но, по крайней мере, теперь мы знаем, что это возможно. И что лопасти, даже остановившись, всё ещё могут что-то защитить.
