Forscher des National Renewable Energy Laboratory (NREL) erwägen Strategien für die Kreislaufwirtschaft, um die Auswirkungen von Windturbinenblättern am Ende ihrer Nutzungsdauer zu mindern.
Die Strategien sollen darauf abzielen, was mit den Klingen zu tun ist, wenn sie nicht mehr benötigt werden, einschließlich der Verwendung neuer Materialien, die sich leichter abbauen lassen, der Verlängerung ihrer Lebensdauer und der Implementierung verschiedener Recyclingoptionen. Forscher am NREL waren Untersuchung neuartiger Klingenmaterialien, die von Natur aus besser recycelbar sindwodurch Lösungen in den frühesten Phasen des Designs von Turbinenkomponenten integriert werden.
„Idealerweise möchten wir, dass alles recycelt wird“, sagte Aubryn Cooperman, Engineering Analyst bei NREL und Co-Autorin eines neuen Papiers, in dem die erforderlichen Schritte skizziert werden.
Wenn Windkraftanlagen jedoch das Ende ihrer voraussichtlichen Lebensdauer von 20 Jahren erreichen, werden einige der massiven Rotorblätter realistischerweise entsorgt. Mehr als 90 % der Windenergieanlagen in den Vereinigten Staaten begannen innerhalb des letzten Jahrzehnts mit der Stromerzeugung. Eine Schätzung 10.000 bis 20.000 Klingen pro Jahr voraussichtlich zwischen 2025 und 2040 das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.
Eigentümer von Windkraftanlagen werden zunehmend vor Entscheidungen darüber gestellt, was mit diesen Flügeln geschehen soll, stellen die Forscher in einem neuen Papier fest: „Regionale Darstellung des End-of-Life-Verhaltens von Wind-Stakeholdern und deren Auswirkungen auf die Zirkularität von Windflügeln.“ Neben Cooperman, der iWissenschaft Der Artikel wurde von den NREL-Forschern Julien Walzberg, Liam Watts, Annika Eberle, Alberta Carpenter und Garvin Heath mitverfasst.
Die Wissenschaftler stützten sich auf ein Computermodell, das Verhaltensfaktoren berücksichtigt, die die Machbarkeit technischer Lösungen untergraben können. Mangelndes Vertrauen in eine neue Technologie kann beispielsweise verhindern, dass sie ihr volles Marktpotenzial ausschöpft. Daher, betonen die Forscher, wird es als entscheidend erachtet, die Verhaltensaspekte der Entscheidungen der Interessenvertreter der Windenergiebranche zu verstehen. Diese Stakeholder reichen von Betreibern von Windkraftanlagen bis hin zu Unternehmen in der Recyclingbranche. Das von Forschern des NREL entwickelte und öffentlich verfügbare Modellierungstool ist das Auf Windwirkstoffen basierendes Modell der Kreislaufwirtschaft.
Die Forscher sagten, dass in Ermangelung einer Änderung der Politik oder der Entwicklung von Recyclingtechnologien voraussichtlich bis zu 78 % der stillgelegten Rotorblätter auf Mülldeponien landen würden, obwohl dies immer noch ein relativ kleiner Prozentsatz der Menge an entsorgtem Abfall wäre, geschätzt 1 % landesweit im Jahr 2050. Zu den Faktoren, die das Recycling behindern, gehören hohe Transportkosten und subjektive Normen, die Menschen davon abhalten, die Klingen zu recyceln, wenn sie sehen, dass andere dies nicht bereits tun. Durch die Ermutigung genügend Early Adopters würde das Recycling von Klingen zur Norm werden.
„Die Transportkosten sind ein enormer Faktor, weil die Klingen selbst riesig sind“, sagte Walzberg, der Hauptautor des Papiers. „Wenn Ihre Recyclinganlage weit entfernt ist, wird es für Sie zu einem Hindernis, Recycling zu versuchen.“
Die Senkung dieser Transportkosten könnte einen erheblichen Unterschied bei der Entsorgung der alten Rotorblätter bewirken. Die Klingen bestehen typischerweise aus Stahl, Kunststoff und Verbundmaterialien. Während viele der Materialien, die heute üblicherweise für die Klingen verwendet werden, leicht zu zerkleinern sind, können sie mit der richtigen Ausrüstung zerkleinert werden.
„Das Schreddern der Klingen macht sie kleiner und lässt sich leichter zu einer Recyclinganlage transportieren“, sagte Walzberg. „Das ist eine Art niedrig hängende Frucht. Aber Sie müssen in der Lage sein, die Klingen vor dem Transport zu zerkleinern.“
Selbst eine Reduzierung der Kosten für das Schreddern von Klingen vor dem Transport um ein Drittel könnte die kumulierte Deponierate unter 50 % senken, errechneten die Wissenschaftler in der neuen Studie. Ein weiteres Szenario, bei dem die frühzeitige Einführung von Recycling gefördert wird, damit es zur Norm wird, könnte die Zahl unter 10 % bringen.
Walzberg sagte, dass Vorschriften auch dazu beitragen könnten, die Recyclingzahlen zu erhöhen, und wies auf Gesetze hin, die erlassen wurden, um zu verhindern, dass Blei-Säure-Batterien von Mülldeponien und alte Gummireifen verbrannt werden.
Die Forscher sagten, dass zukünftige Arbeiten untersuchen könnten, wie die Erhöhung der Anzahl von Recyclinganlagen für Windturbinenblätter die Ergebnisse verändern könnte. Inzwischen arbeiten bereits andere NREL-Wissenschaftler daran Verwendung neuer Materialien für Klingen, die ihre Recyclingfähigkeit verbessern sollen.
Der Zeitschriftenartikel baut darauf auf letztes Jahr veröffentlichte Studie von Cooperman in Zusammenarbeit mit Eberle und einem anderen NREL-Kollegen, Eric Lantz. Dieser Artikel enthüllte, dass „tiefgreifendere Veränderungen bei Recyclingtechnologien, Blattmaterialien oder Richtlinien erforderlich sein könnten, um sich einer Kreislaufwirtschaft für Windturbinenblätter zu nähern“.
Die Finanzierung der Forschung kam vom Advanced Manufacturing Office und dem Office of Strategic Programs des US-Energieministeriums.
Erfahren Sie mehr über NRELs Analysebemühungen und Erforschung Windenergie und fortschrittliche Fertigung.
Mit freundlicher Genehmigung von NRELdem wichtigsten nationalen Labor des US-Energieministeriums für Forschung und Entwicklung zu erneuerbaren Energien und Energieeffizienz.
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