“老舊風(fēng)電場投運(yùn)的大批量風(fēng)電葉片已步入‘暮年’，或默默退場，或匆匆掩埋，與之相配套的政策制度、處置技術(shù)儲(chǔ)備仍處于缺位狀態(tài)。”說起目前我國風(fēng)電葉片退役后現(xiàn)狀，某風(fēng)電葉片生產(chǎn)企業(yè)負(fù)責(zé)人如此感慨。
從某種程度上來說，的確如此。在新能源躍進(jìn)潮中，退役后風(fēng)機(jī)葉片無害化處置及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展亟需提速。這不是杞人憂天，而是未雨綢繆。
在我國，2018年報(bào)廢風(fēng)電葉片總計(jì)約3456噸，而到今年累計(jì)報(bào)廢葉片約有5424噸。從風(fēng)電機(jī)組服役年限來看，到2025年左右，我國將迎來一大波風(fēng)電葉片報(bào)廢潮。到2030年，我國將有超過3萬臺(tái)風(fēng)電機(jī)組面臨換新，而到2035年這一數(shù)字將超過9萬臺(tái)……
這一串串?dāng)?shù)據(jù)背后，都是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)亟待攻克的新難題。
退役潮將至，風(fēng)電葉片處置為何難
21世紀(jì)初以來，新能源風(fēng)力發(fā)電得到迅速發(fā)展，人們早已習(xí)慣并樂于在草原、大海看到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的巨大風(fēng)力發(fā)電機(jī)。然而，隨著第一代風(fēng)力發(fā)電機(jī)生命的終結(jié)，其回收問題隨之而來。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照風(fēng)電葉片設(shè)計(jì)壽命20年來計(jì)算，2018年我國風(fēng)電葉片約有3456噸退役；到2025年，退役葉片將達(dá)8112噸；如果以葉片行業(yè)事故率為5‰計(jì)算，到2025年非正常退役葉片將達(dá)100噸；2025年之后，退役葉片總量更是將迅猛增長，2028年退役總量將達(dá)412784噸，2029年更是高達(dá)約715664噸。
從目前情況來看，風(fēng)機(jī)退役后，大多數(shù)機(jī)組的部件基本可回收，其中包括基礎(chǔ)、塔筒、齒輪箱和發(fā)電機(jī)。但是，風(fēng)電葉片的回收處置卻始終面臨種種挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)風(fēng)電葉片全生命周期的綠色化、無害化，一直是風(fēng)電行業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。
風(fēng)電葉片是一個(gè)由復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)，由根部、外殼和加強(qiáng)筋或梁等三部分組成。復(fù)合材料在整個(gè)風(fēng)電葉片中的重量占了90%以上。目前，復(fù)合材料之所以成為我國乃至全球風(fēng)電葉片的核心材料，主要源于其輕質(zhì)高強(qiáng)、性能可設(shè)計(jì)的優(yōu)質(zhì)特性。據(jù)《中國建材報(bào)》記者了解，復(fù)合材料的單位密度只有鋼鐵的1/4，同等重量的材料力學(xué)性能卻是金屬的好幾倍。與金屬材料不同，復(fù)合材料更能根據(jù)產(chǎn)品的物理屬性需求進(jìn)行合理、靈活的設(shè)計(jì)。
據(jù)中國物資再生協(xié)會(huì)纖維復(fù)合材料再生分會(huì)秘書長張榮琪介紹，在行業(yè)發(fā)展之初，復(fù)合材料葉片采用的是玻璃纖維增強(qiáng)材料體系。直到今天，這仍是大部分葉片所采用的材料。隨著葉片長度的不斷增大，其自身重量也不斷增加，這種體系在某些場合已不能滿足要求，于是性能更優(yōu)異的增強(qiáng)材料——碳纖維走進(jìn)了人們的視野。
兩種復(fù)合材料的優(yōu)質(zhì)特性如此突出，那么退役葉片實(shí)現(xiàn)無害化處理到底難在哪呢？據(jù)張榮琪分析，復(fù)合材料盡管抗輕質(zhì)高強(qiáng)、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、成型工藝簡便、耐用性能優(yōu)異，具有不可替代性，但由于基體樹脂在化學(xué)交聯(lián)過程中具有不可逆性，產(chǎn)品一旦報(bào)廢將難以再熔化或重塑，難以進(jìn)行降解和循環(huán)利用，致使回收工藝復(fù)雜、回收價(jià)值不高等問題逐漸凸顯。與此同時(shí)，風(fēng)電葉片尺寸需求的逐年提高，難拆解、難運(yùn)輸、難降解也成為困擾行業(yè)的痛點(diǎn)。
諸多嘗試，力求破解處置難題
如何破解退役葉片處置問題，風(fēng)電行業(yè)作出了多種嘗試。
記者了解到，從本世紀(jì)初起，國內(nèi)外許多企業(yè)便已開始嘗試不同的技術(shù)手段對退役葉片進(jìn)行回收處理。比如，機(jī)械粉碎法將葉片粉碎成纖維狀及粉末狀、溶劑分解作用進(jìn)行化學(xué)回收、采用熱降解方法對主梁和材料進(jìn)行降解，獲得連續(xù)玻璃纖維，保留了大部分拉伸強(qiáng)度；部分塑料材料還可作為回收材料進(jìn)行二次添加；還有部分葉片退役后經(jīng)簡單處理，用作公園、藝術(shù)館、公共設(shè)施的構(gòu)筑物等。
目前，在我國采用最多的還是垃圾掩埋處理方式。“在掩埋前會(huì)進(jìn)行焚燒，并利用焚燒產(chǎn)生的能量作為電力供應(yīng)，其60%的廢料在焚燒之后變?yōu)榛覡a（無法利用的SiO2為主）。”北京華北包裝有限公司董事長于寶磊向記者介紹，因?yàn)閺?fù)合材料主要由無機(jī)物即玻璃纖維和有機(jī)物樹脂組成，玻璃纖維在破損過程中容易產(chǎn)生微小顆粒，對人體會(huì)造成一定影響，燃燒為灰燼后要么進(jìn)行掩埋，要么回收后作替代材料。而有機(jī)物樹脂燃燒雖有一定熱值，但會(huì)產(chǎn)生有害氣體，需要專業(yè)的設(shè)施進(jìn)行有害氣體的治理。特別是因燃燒溫度、燃燒過程、現(xiàn)有鍋爐結(jié)構(gòu)不匹配時(shí)，還會(huì)有爆炸隱患。并且，燃燒后產(chǎn)生的灰燼還含有未完全分解、易揮發(fā)的有機(jī)低分子污染物質(zhì)。另外，從能耗和碳排放角度來說，風(fēng)電葉片進(jìn)入焚燒廠前還需進(jìn)行拆解和粉碎，這進(jìn)一步增加了環(huán)境的壓力。
在于寶磊看來，相較于掩埋處理，葉片回收綜合利用則是一種相對環(huán)保的處理方式。綜合利用是指葉片材料梯次利用和（或）性能梯次利用，如根據(jù)葉片材質(zhì)的性能情況，通過物理切割、加工直接應(yīng)用到生產(chǎn)生活的其他領(lǐng)域。但目前風(fēng)電葉片回收方法較少，只有30%的纖維增強(qiáng)塑料可實(shí)現(xiàn)回收再利用，而大多數(shù)則是將廢棄葉片打碎、混合進(jìn)入低端水泥制品中實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。據(jù)了解，如今已有能源企業(yè)將退役葉片打碎以替代水泥中砂礫、黏土等成分，循環(huán)利用進(jìn)入建筑領(lǐng)域。
某水泥企業(yè)負(fù)責(zé)人向記者透露，將廢棄的風(fēng)機(jī)葉片添進(jìn)水泥中不僅能實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，還能減少水泥制造過程中排放的二氧化碳總量。但由于其相對較低的回收價(jià)值，使得這種處理模式暫時(shí)難以大規(guī)模推廣。
除此以外，“零廢”風(fēng)機(jī)也成為風(fēng)機(jī)制造業(yè)的研發(fā)方向。“零廢”指的是在風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)、使用、回收、再利用及復(fù)原過程中保護(hù)材料和資源，不再將葉片打碎進(jìn)行焚化或填埋。據(jù)了解，北京華北包裝有限公司利用特殊處理技術(shù)將風(fēng)電葉片制作成循環(huán)包裝，便是一種“零廢”處置方式，較高效地實(shí)現(xiàn)了退役葉片的回收再利用。
老舊風(fēng)機(jī)的改造，也是目前業(yè)內(nèi)積極嘗試的解決方式。部分企業(yè)通過增加投資的方式延長風(fēng)電場壽命。“隨著全球風(fēng)電制造技術(shù)不斷的更新?lián)Q代，未來新建的風(fēng)電場壽命有可能提高至30年及以上，部分風(fēng)電開發(fā)商甚至已開始尋求將風(fēng)電場壽命提升至40年左右。”某風(fēng)電場業(yè)主告訴記者。
從全生命周期出發(fā)，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈布局
依目前退役葉片的多種處理方式來看，均有利有弊。在相關(guān)成本的制約下，退役葉片的無害化處理還有很長的路要走。
為徹底解決此問題，有專家提出，風(fēng)電行業(yè)應(yīng)與材料、建筑等多領(lǐng)域進(jìn)行跨界合作。同時(shí)，還需積極推動(dòng)相關(guān)退役政策的就位，相關(guān)復(fù)合材料固廢處理標(biāo)準(zhǔn)的制定。這對于風(fēng)機(jī)退役與循環(huán)實(shí)現(xiàn)真正的綠色發(fā)展，至關(guān)重要。
另外，在彭博新能源某財(cái)經(jīng)分析師看來，葉片回收問題還應(yīng)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初就進(jìn)行考慮。他認(rèn)為，對于循環(huán)經(jīng)濟(jì)來說，葉片產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)十分重要。企業(yè)應(yīng)從全設(shè)計(jì)出發(fā)，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈布局，作出有效投資，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
圍繞處置成本，一部分企業(yè)還呼吁：風(fēng)電葉片作為工業(yè)不可降解固廢，應(yīng)有一筆固廢處理基金。與塔筒、機(jī)組金屬件的再生不同的是，應(yīng)從政策層面為葉片回收處理單位提供相應(yīng)的固廢處理費(fèi)用補(bǔ)貼。再加上，葉片回收后實(shí)現(xiàn)的一部分綜合利用，使回收商業(yè)模式得以更好形成。只有在獲得最基本的行業(yè)利潤后，行業(yè)實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展才有跡可循。
在“雙碳”目標(biāo)的號(hào)召下，未來我國勢必將大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電新能源模式。事實(shí)上，風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)的綠色循環(huán)發(fā)展是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。如何以最低成本實(shí)現(xiàn)退役葉片資源化利用，同時(shí)又避免違反高壓環(huán)保政策，是目前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)亟需完成的一項(xiàng)重要任務(wù)。可喜的是，目前我國葉片回收綜合利用已有了可以產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)路線，可以對現(xiàn)有退役葉片進(jìn)行回收處理及綜合利用；同時(shí)，相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)也在積極引導(dǎo)和推動(dòng)將葉片的有機(jī)成分及無機(jī)成分全部回收“吃干榨凈”的化學(xué)降解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)。顯然，大批量風(fēng)電葉片的退役，既充滿了困難和挑戰(zhàn)，同時(shí)也釋放了廣闊的發(fā)展空間。
