Recykling turbin wiatrowych to problem dla branży OZE. Technologia opracowana przez polską spółkę ma pomóc go rozwiązać

Stowarzyszenie WindEurope szacuje, że w całej Europie do 2023 roku nawet ok. 14 tys. turbin wirników elektrowni wiatrowych może zostać wycofanych z eksploatacji. Łopaty wirników, wykonane z materiałów kompozytowych, są bardzo trudne w recyklingu, a ich zagospodarowanie stwarza problem dla całej branży. Jak ocenia WindEurope, w sektorze energii wiatrowej na całym świecie jest obecnie w użyciu nawet 2,5 mln ton materiałów kompozytowych. Polska spółka 2loop Tech pracuje nad metodą ich przetwarzania, aby można było odzyskać z nich surowce do ponownego wykorzystania, np. w budownictwie. Spółka jest w przededniu złożenia wniosku patentowego na opracowaną przez siebie technologię.

– Po tym, jak turbiny wiatrowe zakończą działanie, muszą trafić do zagospodarowania jako odpady. I to, co się z nimi dalej dzieje, zależy od regionu świata. W USA dosyć częstą praktyką jest zakopywanie tych turbin na bardzo dużych obszarach, na specyficznych wysypiskach śmieci. W Europie to nie jest legalne. Powstało już trochę firm, które próbują przetwarzać łopaty od turbin wiatrowych poprzez pocięcie ich na mniejsze kawałki i wykonanie z nich jakichś przedmiotów, jak np. ławek. Jednak te łopaty są wykonane z kompozytów nierozerwalnie ze sobą połączonych. To powoduje, że one są bardzo wytrzymałe w czasie pracy, ale i odporne na wszelkie próby rozdzielenia surowców. Dlatego tak ciężko je recyklingować – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Biznes Marcin Karbowniczek, prezes zarządu 2loop Tech.

Standardowy okres eksploatacji turbin wiatrowych wynosi 20–25 lat, a w niektórych przypadkach do 35 lat. Pierwsza generacja turbin właśnie zbliża się do kresu swojej żywotności albo jest zastępowana przez efektywniejsze, bardziej nowoczesne. Stowarzyszenie WindEurope szacuje, że do 2023 roku z eksploatacji może zostać wycofanych w sumie nawet ok. 14 tys. turbin wirników, co odpowiada masie 40–60 tys. ton (raport „Accelerating Wind Turbine Blade Circularity” 2020).

– Szacuje się, że w tym roku i nadchodzących latach w Unii Europejskiej ok. 4 tys. turbin zostanie wycofanych z użytku. To dość dużo, biorąc pod uwagę rozmiary każdej pojedynczej łopaty. W tej chwili one się marnują albo są wykorzystywane właśnie do produkcji innych wyrobów, ale nie jest to najbardziej optymalny sposób ich zagospodarowania – mówi Marcin Karbowniczek.

Jak wyjaśnia CIRE, typowa turbina wiatrowa składa się z fundamentu, wieży, gondoli z przekładnią, generatora i układów sterowania oraz łopat wirnika. Fundamenty są zbudowane z betonu i stali, z której wykonana jest też sama wieża. Elementy gondoli są z kolei wykonane ze stali, miedzi i krzemionki. Od 80 do 90 proc. instalacji może więc zostać poddane recyklingowi. Problem stwarza jednak pozostałe 10–20 proc., czyli łopaty wirnika, wykonane z materiałów kompozytowych. Dzięki wysokiej wytrzymałości idealnie spełniają one swoją funkcję, za to są problematyczne w przetworzeniu. WindEurope szacuje, że obecnie w sektorze energii wiatrowej na całym świecie jest w użyciu nawet 2,5 mln ton materiałów kompozytowych.

– Turbina to tak naprawdę mała elektrownia wiatrowa. W dużej mierze składa się z betonu, który stanowi podporę. To się da wykorzystać np. w budownictwie. Turbiny i łopaty zawierają z kolei elektronikę, a więc jest tam dość dużo cennej miedzi, chociażby w silnikach ustawiających nachylenie łopat czy w generatorze prądu, który znajduje się w środku turbiny. W końcu dochodzimy do samych łopat, które rozmiarami potrafią przekraczać wymiary skrzydeł największych samolotów. Te łopaty są zbudowane z kompozytów, najczęściej z włókien szklanych albo węglowych. Zasadniczą kwestią jest opracowywanie technologii przetworzenia takich kompozytowych łopat – mówi prezes 2loop Tech. – Kompozyty są zbudowane z różnych substancji, które zostały ze sobą na trwałe połączone, to są z założenia elementy nierozdzielne. Próba ich rozdzielenia jest po prostu bardzo trudna albo kosztowna.

2loop Tech pracuje obecnie nad rozwiązaniem problemu recyklingu łopat turbin wiatrowych, aby można było odzyskać z nich surowce do ponownego wykorzystania. Spółka jest w przededniu złożenia wniosku patentowego na opracowaną przez siebie technologię.

– Sprowadza się to do rozdzielania kompozytu na części i pozyskania z nich włókien, aby wykorzystać je ponownie. Mogą one zostać wykorzystane m.in. w budownictwie, do wzmacniania betonu jako zbrojenie rozproszone. Dodanie włókien szklanych bądź węglowych do mieszanki betonowej sprawia, że jest on znacznie bardziej wytrzymały na ściskanie i rozciąganie  – tłumaczy Marcin Karbowniczek. – Jeśli dodamy włókna węglowe – najcenniejsze w całym tym procesie, uzyskujemy beton o znacznie lepszych parametrach, który wykorzystywany jest w najbardziej wymyślnych koncepcjach architektonicznych. Tak naprawdę niewiele budowli na świecie jeszcze z tego korzysta. Natomiast włókna szklane są często stosowane przy budowie tuneli, do zwiększania wytrzymałości betonu, który nie może być zbyt gruby ani zbyt ciężki, a dzięki włóknom takie właściwości uzyskuje.

Lądowa energetyka wiatrowa to w Polsce wciąż największy segment OZE pod względem mocy zainstalowanej, jak i produkcji energii elektrycznej. Według danych Polskich Sieci Elektroenergetycznych na początku stycznia br. moc zainstalowana ok. 1,24 tys. farm wiatrowych wyniosła 7306 MW (co stanowi ok. 44 proc. całkowitej mocy zainstalowanej OZE w polskim systemie). Eksperci wskazują, że potencjał tego segmentu wciąż jest jednak w dużym stopniu niewykorzystany. Do boomu w energetyce wiatrowej na lądzie ma się przyczynić liberalizacja tzw. ustawy odległościowej i złagodzenie obowiązującej od 2016 roku zasady 10H, zgodnie z którą odległość wiatraka od zabudowy musi wynosić 1,5–2 km. Ten przepis na kilka lat całkowicie zablokował w Polsce rozwój nowych projektów farm wiatrowych na lądzie. Tymczasem segment ten uchodzi za jedną z najtańszych i najbardziej przyjaznych środowisku form wytwarzania energii elektrycznej.

– Turbiny wiatrowe zasadniczo są uważane za nieszkodliwe dla środowiska. Co prawda generują pewien hałas, przez co mamy w Polsce przepisy ograniczające stawianie tych turbin w pobliżu domostw, mogą też wpływać na ptaki czy migrację zwierząt. Niemniej uważa się je za bardzo ekologiczne źródło energii – mówi prezes 2loop Tech.