全球風(fēng)機(jī)葉片的數(shù)量及尺寸都在迅速增長。據(jù)統(tǒng)計(jì),最新的風(fēng)機(jī)葉片的尺寸是20世紀(jì)80年代的100倍。這段時(shí)間內(nèi),葉片的直徑增加了8倍,葉片長度已經(jīng)超過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理廢棄葉片才能使風(fēng)能成為一種更加綠色的能源呢?
風(fēng)機(jī)葉片通常含有纖維增強(qiáng)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(chǎn)所需的材料數(shù)量也在不斷增長。據(jù)估計(jì),每1 kW的新裝裝機(jī)容量就需要10千克葉片材料。因此一臺7.5 MW的風(fēng)機(jī)約需要75噸的葉片材料。風(fēng)機(jī)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(jù)推測,每年要處理的纖維復(fù)合材料重量將達(dá)到20.4億噸以上。
風(fēng)電行業(yè)相對來講是一個(gè)新興行業(yè),在風(fēng)機(jī)葉片的實(shí)際處理方面經(jīng)驗(yàn)很少,尤其是海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)。因此,風(fēng)電系統(tǒng)如果想獲得足夠的拆除、分離、處理等方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),可能需要20年以上的時(shí)間。
現(xiàn)有的處理廢棄風(fēng)機(jī)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(shù)量的國家基本上已經(jīng)過時(shí)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(lián)產(chǎn)(CHP)工廠內(nèi),利用焚燒產(chǎn)生的熱來發(fā)電,為區(qū)域加熱系統(tǒng)供熱。但是,60%的廢料在焚燒之后只是變?yōu)榛覡a。由于復(fù)合材料中含有無機(jī)物質(zhì),這些灰燼可能含有污染物質(zhì),根據(jù)其類型和后處理方法的不同,灰燼要么進(jìn)行掩埋要么回收后作為替代材料。無機(jī)物質(zhì)還會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的廢氣,其中殘留的細(xì)小玻璃纖維可能會(huì)導(dǎo)致煙氣清潔過程出現(xiàn)問題,主要是在灰塵過濾設(shè)備中。 風(fēng)機(jī)葉片在進(jìn)入焚燒廠前還需進(jìn)行拆解和粉碎,從能耗和排放角度來說,這進(jìn)一步增加了環(huán)境的壓力。此外,在焚燒過程中還會(huì)引起工人健康和安全方面的問題。
回收則是一種環(huán)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(fēng)機(jī)葉片回收方法還很少,只有30%的纖維增強(qiáng)塑料(FRP)可以回收再用,制成新的FRP,而大多數(shù)則是作為水泥行業(yè)的添加材料。 過去的幾年,全球各企業(yè)就風(fēng)機(jī)葉片的回收問題進(jìn)行了大量研究項(xiàng)目,推出了許多創(chuàng)新產(chǎn)品。