Dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej na świecie generuje coraz większy problem utylizacji zużytych komponentów turbin, szczególnie łopat wykonanych z trudnych do przetworzenia materiałów kompozytowych. W Europie szacuje się, że do 2030 roku tysiące ton odpadów z farm wiatrowych będzie wymagało skutecznego zagospodarowania.
Energetyka wiatrowa napotyka na poważne wyzwania związane z utylizacją zużytych komponentów turbin wiatrowych. W Polsce, gdzie według danych z końca września 2024 roku moc zainstalowana farm wiatrowych wynosiła 9,8 GW, a liczba turbin sięgała około 1400, problem ten staje się coraz bardziej istotny. Na świecie sektor energetyki wiatrowej wykorzystuje około 2,5 miliona ton materiałów kompozytowych, z czego znaczna część przypada na łopaty turbin, które po 20–25 latach eksploatacji muszą zostać zdemontowane i przetworzone.
Nowoczesne turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu składają się z wirnika wyposażonego w trzy łopaty, gondoli oraz stalowej wieży osadzonej na betonowym fundamencie. Łopaty, których długość wynosi od 50 do 80 metrów, produkuje się z materiałów kompozytowych, takich jak polimery zbrojone włóknem szklanym (GFRP) lub węglowym (CFRP). Materiały zapewniają lekkość i wytrzymałość na ekstremalne warunki atmosferyczne, ale ich złożona struktura utrudnia recykling. Jak zauważają specjaliści z polskiej firmy Lighthief, zajmującej się recyklingiem w sektorze OZE:
– Mieszany charakter materiału tych elementów sprawia, że oddzielenie plastiku od włókien szklanych w celu ponownego przetworzenia na nadający się do obróbki materiał z włókna szklanego jest trudne. Natomiast wytrzymałość potrzebna łopatom wiatraka oznacza, że ich rozerwanie jest również trudne pod względem fizycznym.
Proces demontażu
Proces utylizacji turbin wiatrowych rozpoczyna się od demontażu, który może wynikać z zakończenia cyklu życia turbiny (20–25 lat) lub modernizacji farmy w ramach tzw. repoweringu, czyli wymiany starszych turbin na bardziej wydajne modele. Demontaż łopat wymaga ich cięcia na mniejsze fragmenty przy użyciu przemysłowych pił diamentowych, co jest procesem kosztownym i czasochłonnym. Firma Lighthief podkreśla:
– Chociaż możliwe jest pocięcie łopat wiatrowych na kilka części na miejscu, podczas procesu wycofywania z eksploatacji lub ponownego zasilania, części te są nadal trudne i kosztowne w transporcie do recyklingu lub utylizacji.
W Polsce firma Thornmann Recycling stosuje innowacyjne podejście, wykorzystując duże plandeki „cyrkowe” do cięcia łopat w kontrolowanych warunkach, co minimalizuje ryzyko zanieczyszczenia środowiska pyłem i wiórami. Piotr Widuch, właściciel Thornmann Recycling, wyjaśnia:
– Brzegi plandeki podnoszone są na słupkach na około 1 metr, żeby nie zawiał wiatr, przez który pyły czy wióry mogłyby się rozpylić na dość dużej powierzchni.
Metody recyklingu i upcyklingu
Około 85 procent komponentów turbin wiatrowych, takich jak stal, miedź czy elementy elektroniczne, można poddać recyklingowi lub ponownemu wykorzystaniu. Największym wyzwaniem pozostają łopaty, których składowanie na wysypiskach jest w Europie zakazane, w odróżnieniu od praktyk stosowanych w USA. W Europie rozwija się kilka metod zagospodarowania odpadów z łopat:
Recykling mechaniczny. Proces polega na rozdrabnianiu łopat na granulat, który może być użyty jako wypełniacz w betonie lub do produkcji elementów takich jak pokrywy studzienek kanalizacyjnych. Polska firma Thornmann Recycling opracowała technologię, która pozwala w 90 procent rozdzielić warstwy kompozytowe, uzyskując jednorodny materiał do dalszego wykorzystania.
Piroliza i solwoliza. Metody chemiczne, takie jak piroliza (rozkład termiczny) czy solwoliza (rozkład w rozpuszczalnikach), umożliwiają odzyskanie włókien szklanych i węglowych. Polska spółka 2loop Tech rozwija technologię separacji materiałów kompozytowych, której efektem są włókna możliwe do zastosowania w budownictwie, na przykład jako zbrojenie rozproszone w betonie.
Upcykling. Polska firma Anmet proponuje wykorzystywanie całych łopat lub ich fragmentów w budownictwie, na przykład do tworzenia mostowych obiektów inżynierskich lub elementów małej architektury. Projekt Anmet otrzymał dofinansowanie w wysokości 340 tysięcy złotych na rozwój takich rozwiązań.
Recykling w cement. W Niemczech testuje się przetwarzanie łopat na składniki do produkcji cementu, co wymaga ich wstępnego mielenia. Wynikiem procesu jest powstanie małych cząsteczek, które później stosuje się jako zamiennik cementu.
Niektóre elementy – wieże stalowe czy generatory, mogą być odnawiane i ponownie wykorzystywane w innych turbinach lub branżach. Ważnym krokiem jest ekoprojektowanie, czyli projektowanie nowych turbin z myślą o łatwiejszym demontażu i recyklingu, na przykład poprzez stosowanie bardziej biodegradowalnych materiałów. W Danii i Niemczech elementy łopat turbin wiatrowych wykorzystywane są do produkcji mebli miejskich czy elementów infrastruktury drogowej.
