【回收】风电旧叶片变废为宝!新技术让回收难题迎刃而解
来源:风电世界、荣格复合材料
据称,西门子歌美飒是在2021年与其他合作伙伴一起加入到DecomBlades项目中,目前该项目已经能够成功地提取和加工玻璃纤维,并且使其保持相当好的质量与性能,从而使这些废弃材料在融化后重新用于新风机的叶片生产中,这是通往风电行业循环发展之路上的重大突破。
“叶片的回收在过去是一个难题,但我们现在在解开难题方面确实取得了重要进步。我们已经证明废旧叶片中玻璃纤维可以转化为新的、甚至更好的玻璃纤维,正将这项能够轻松分离玻璃纤维材料的技术推向市场。这些玻璃纤维通常超过叶片质量的50%。“西门子歌美飒可持续发展价值链主管Jonas Pagh Jensen说。
“我们对粗纱进行了细致的质量控制,将它们制成115 米长的海上风电叶片所需的纤维织物,并使用它们生产新叶片。看到这些纤维织物如此完美,真是太令人振奋了。”西门子歌美飒高级可持续发展专家David Vindel Romero说。
“这项创新技术的成功表明,完全循环利用叶片材料的技术与商业模式已触手可及,这标志着风电行业朝着结束叶片填埋和减少对原始材料的依赖迈出重要一步。下一步是探索我们是否以及如何将这项技术从试点项目,扩展到更成熟且更具成本效益的价值链解决方案。”沃旭能源高级循环顾问Johan Schoonhoven说。
一般情况下,叶片的壳体、主梁、腹板的组成材料主要由玻璃纤维布、树脂、夹芯制成。它们的制作工艺是先铺上玻璃纤维布,然后铺上夹芯,上面再铺上玻璃纤维布包裹,最后密封灌注树脂胶。其中,玻璃纤维布分为单轴布、双轴布、三轴布,有点像装化肥的“蛇皮袋”,粘贴在叶片的不同部位,有的部位要粘贴100多层,是叶片的主要强度增强材料。
01
西门子歌美飒的领先探索与实践
早在2021年9月,西门子歌美飒就研发并发布了名为“RecyclableBlade”的完全可回收叶片。该叶片运用特殊技术,在达到使用寿命后,能够分离为树脂、玻璃纤维、木材等原料。其核心技术在于通过特殊溶液,将一般难以回收的树脂溶解后实现回收。这项技术首次应用于由RWE开发的德国Kaskasi海上风电场,当时为8MW机型配备了81米长的叶片。2023年,英国Sofia海上风电项目确认,将在100台SG 14 - 222 DD风机中的44台风机上,首次配备108米长的完全可回收叶片,共计132套,所有叶片都由西门子歌美飒位于英国赫尔的叶片工厂生产。
西门子歌美飒在研发可回收叶片技术时,主要在丹麦奥尔堡进行技术攻坚。制造工艺上,可回收叶片的生产方式与标准叶片大致相同,关键差异在于采用了一种新型树脂。在叶片使用周期结束后,新型树脂能够通过特定流程,有效地与玻璃纤维、塑料、木头和金属等其他材料分离。具体回收流程为,将拆除下来的叶片浸入加热后的温和酸性溶液中,使得树脂与其他材料分离开来,分离出的这些材料可用于符合其技术性能的新产品制造,例如汽车制造业、航空箱和平板运输箱等消费品领域 。
从市场布局来看,西门子歌美飒目标明确,计划在2030年让所有风机叶片都可回收,到2040年实现风机完全可回收。其海上业务部首席执行官Marc Becker表示,可回收叶片的商业安装是实现西门子歌美飒“可持续发展愿景”宏大计划的重大贡献。
02
国内首套可回收热风机叶片的诞生
当下,我国风电装机规模稳居全球首位,但风电叶片的回收利用方面仍在追赶。近期,国内首套可回收热风机叶片成功下线,标志着我国在该领域迈出了重要一步。
在江苏,射阳中车风电叶片工程有限公司的厂区内,一支82米的风机叶片格外引人注目,它正是国内首套可回收热固性树脂的风机叶片。这种叶片在通过了工艺性能以及叶片的动态载荷模拟测试等60余项严苛验证后,即将发往风场。
该叶片也选择了上纬新材打造的ezciclo的新型树脂。其具有与当今使用的树脂相同的物理特性,但可以在该公司称为cleaver的专用液体的加热桶中溶解,使纤维能够重复使用。上纬新材在其台湾工厂建立了示范回收流程,将生产车间的废料送入装有液体的大金属锅炉中,当复合材料被溶剂渗透,环氧树脂与膨胀的纤维分离,形成的混合物经后续处理,液体纯化后可作为生产聚酯的原料,纤维干燥后可用于生产从汽车保险杠到露营桌子等各类产品 。其中玻纤的回收率可以达到85%以上。
上纬新材称该过程每回收一公斤碳纤维仅排放约2公斤二氧化碳,相比之下,生产一公斤新材料的排放量超过55公斤。除了西门子歌美飒和中车风电,金风科技、维斯塔斯风力技术公司和明阳智慧能源集团等公司也在试用,以确保它能经受实际应用中的严苛考验。上纬新材对此充满信心,2024年,该公司已在中国大陆的一家工厂增设了第二条回收产线。
时代新材风电产品事业部开发中心副主任陈煌指出,一支可回收树脂叶片,单支全生命周期碳足迹可减少27吨以上。从风机上切割下来的可回收材料制成的部分,通过温和办法得到的玻纤,可成为电器开关、电器壳、纤维头盔的原料,还能回收成玻纤粒子,应用在生活所需产品中。








































