Утилизация ветряных электростанций: в чём сложности и почему не идёт?

Фото: Benjamin Rasmussen / Bloomberg Green

Фотография с изображением захоронения лопастей ветряных электростанций облетела весь мир. Ветрогенераторы преподносятся как пример экологически чистых технологий, но их отходы просто закапывают в землю. И с каждым годом таких захоронений всё больше. Почему лопасти ветрогенераторов не перерабатывают? Давайте попробуем разобраться.

Из чего состоят ветрогенераторы?

У ветряных электростанций есть несколько несомненных достоинств:

• они вырабатывают недорогую энергию (средняя себестоимость кВт*час произведенного ТЭС — 4,7 рублей, а произведенного ветряной электростанцией — 2,7 рубля);
• у них низкая стоимость обслуживания — порядка 2 тысяч рублей на киловатт мощности в год;
• при выработке энергии не выделяют токсичных веществ и парниковых газов.

Однако, если рассматривать полный цикл жизни ветряных электростанций, включая их создание, транспортировку на место установки и утилизацию, то картина становится не такой радужной. Оказывается, ветряные электростанции более вредны для окружающей среды, чем газовые, и в несколько раз превосходят их по использованию дефицитных ресурсов.

Этот недостаток можно сгладить, если полностью утилизировать ветряную электростанцию по истечении срока её службы. В зависимости от модели, ветрогенераторы могут работать от 15 до 25 лет, после чего 85% от их состава можно переработать.

Основная проблема связана с оставшимися 15% — это лопасти. Они представляют собой настоящий шедевр современного материаловедения: прочные, устойчивые к внешним воздействиям и долговечные. Кроме того, весьма массивные: например, лопасти ветрогенератора Vestas V164 мощностью 10 мВт весят 35 тонн, у 2 мВт W2000-87 — 7 тонн.

Структура и перечень материалов лопастей ветряной электростанции [3]. Стоит учесть также затраты катализаторов.

Лопасти — наиболее нагруженные элементы ветряной электростанции. Во время работы ветрогенератора, зачастую при сильном ветре, на палящем солнце и при постоянном контакте с морской солью, накапливается напряжение. Из-за этого лопасти расслаиваются, растрескиваются, требуют замены и отправляются на захоронение. Но, может быть, мы найдём способ их переработки?

Способы утилизации лопастей ветрогенераторов

Самый простой способ — это механическая переработка лопастей. Для этого нужно распилить лопасть на мелкие части, которые затем можно использовать как наполнитель для дорожного покрытия и пластиковых изделий. Однако разделять огромную и прочную лопасть на мелкие куски долго и дорого. Кроме того, потраченные на изготовление лопасти материалы мы не возвращаем в производство, а просто прячем куда подальше.

Наполнитель составляет 10-15% от общей массы будущего изделия. Существует много других материалов, которые утилизируются таким образом помимо лопастей ветрогенераторов. Придётся занять длинную очередь.

Термическая переработка несколько сложнее. Необходимо нагреть лопасть до 450–700 °С без доступа кислорода. При этом смолы разлагаются и испаряются, а волокна остаются неповреждёнными, что позволяет их восстановить и использовать повторно. Дорого, но осуществимо.

А что, если растворить? Под воздействием высокой температуры и давления растворитель может удалить смолы. Это позволит нам использовать остатки смол и полимерные волокна. Сэкономим на длительности температурного воздействия, но придётся потратиться на регенерацию растворителя. По затратам способ соизмерим с предыдущим.

Может, есть другие способы?

Лопасти очень прочные, может, их просто ремонтировать? Отслоение защитного слоя можно починить на месте в ходе текущего ремонта. Если же повреждение более серьёзное, многотонную лопасть придётся снять, доставить на завод, который может находиться за тысячи километров, там обработать, вернуть на место и закрепить заново — новая лопасть может обойтись дешевле. В любом случае ремонт не устранит накопившееся напряжение и износ, и не решит вопрос утилизации, а только его отсрочит.

Некоторые магазины предлагают биоразлагаемые пакеты. Почему бы не создать биоразлагаемые лопасти для ветрогенераторов? Этот метод широко используется в технологии полимеров. Для биоразложения материала, мы можем добавить в полимерную матрицу кукурузный крахмал или кератин.

Когда такие лопасти попадают в природную среду, крахмал переработают микроорганизмы, и всё, что крепилось к этой молекуле, распадётся. В результате лопасть распадётся на множество мелких частей. Однако в природе пока не хватает микроорганизмов, способных питаться созданными человеком полимерами.

Также важно помнить, что если мы улучшаем одно свойство полимера, то ухудшаем все остальные. Поэтому на выходе получим более дорогую лопасть, но значительно менее прочную.

А еще из отработанных лопастей можно сделать детскую площадку! Или спрессовать в плиты для шумоподавительных барьеров на автомагистралях.

Детская площадка в Роттердаме, Нидерланды.

Способы утилизации лопастей ветрогенераторов существуют, но они настолько дорогостоящие и неудобные, что проще и дешевле просто закопать лопасть в землю. Ожидается, что к 2050 году будет захоронено 43 миллиона тонн лопастей.

Все приведённые способы можно применить и к другим полимерным изделиям. Пластиковые бутылки и посуда образуют острова в Тихом океане, а автомобильные покрышки, вместо переработки, свозятся на огромную свалку в Кувейт, где время от времени горят так, что дым видно из космоса.

Что же делать?

Проблема переработки лопастей ветрогенераторов не столько научная, сколько законодательная. Никто не хочет платить за переработку, особенно если можно их просто захоронить. Ситуация понятна — утилизационный сбор за электромобиль в размере 667 тысяч рублей при его базовой цене в 575 тысяч рублей тоже не вызывает энтузиазма.

Чтобы стимулировать переработку, необходимо законодательно ввести высокие штрафы и обязательные утилизационные сборы за ветрогенераторы. При масштабировании технологии, её стоимость снизится, активнее будут внедряться новые технические решения. Однако тогда и недорогая энергия ветряных электростанций подорожает.

В ЕС призывают запретить утилизацию лопастей от ветрогенераторов к 2025 году. Однако никаких конкретных шагов в этом направлении не предпринимается. В Германии, Швейцарии и Нидерландах действует запрет на захоронение лопастей, их отправляют на так называемое «временное хранение». В США и в России есть достаточно земель для захоронения данного вида отходов. Вообще, в мире перерабатывается едва ли 10% от всего количества лопастей ветрогенераторов, и в будущем с этим придётся что-то делать.

Что думаете по этому поводу?

Список использованных источников прилагается в закрепленном комментарии