風電機組退役復合材料葉片回收難題,深入剖析回收技術瓶頸,包括材料特性導致的回收難、回收技術路徑不清晰、回收產業(yè)鏈不完善等。同時,探討高值化再生系統(tǒng)構建的關鍵要素,如政策支持、技術創(chuàng)新、產業(yè)協(xié)同等。通過實際案例展示回收技術突破與高值化再生系統(tǒng)的應用成效,旨在為風電機組退役葉片的資源化利用提供理論支持與實踐指導,推動風電產業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

一、引言
隨著風電產業(yè)的蓬勃發(fā)展,大量風電機組陸續(xù)達到設計壽命,退役葉片的處理問題日益凸顯。退役葉片主要由玻璃纖維增強復合材料(GFRP)等制成,這些材料在自然環(huán)境中難以降解,若處理不當,將對環(huán)境造成長期污染。因此,突破回收技術瓶頸,構建高值化再生系統(tǒng),實現退役葉片的資源化利用,對于推動風電產業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
二、風電機組退役復合材料葉片回收技術瓶頸
(一)材料特性導致的回收難
退役葉片中的復合材料具有熱固性,一旦固化成型,化學過程不可逆,難以自然降解。其中最有回收價值的纖維材料與環(huán)氧樹脂,難以拆分、重復使用。此外,葉片尺寸大、運輸距離遠、作業(yè)資源匱乏、人工成本高等,也加大了回收利用難度和成本。
(二)回收技術路徑不清晰
目前,葉片復合材料回收初步形成了包括綜合利用、機械粉碎法、熱解法、化學降解法、能量獲取法等在內的多條技術路線,但實際應用上,并未實現大規(guī)模推廣。例如,機械粉碎法難以將纖維和樹脂有效分離,回收產品質量較低;熱解法能耗高,且可能產生有害氣體;化學降解法成本高,工藝復雜。
(三)回收產業(yè)鏈不完善
我國風電設備回收政策體系還待繼續(xù)完善,尚未建立完善的固廢回收利用體系。風機葉片回收產業(yè)鏈缺乏系統(tǒng)性和完整性,上游產業(yè)的循環(huán)設計水平不足,生產工藝未能突破技術瓶頸,致使下游產業(yè)循環(huán)設計無法實現,下游與上游產業(yè)循環(huán)設計脫節(jié),難以實現產業(yè)循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。


三、高值化再生系統(tǒng)構建的關鍵要素
(一)政策支持
相關部門應加快制定行業(yè)標準,完善行業(yè)政策支持體系。建立合理的商業(yè)模式,對產業(yè)化生產線建設進行國家預算內資金支持,逐步建立綜合利用產品綠色認證,并給予稅收政策優(yōu)惠。同時,實施“一地一策”回收政策,根據各地區(qū)環(huán)境、資源及產業(yè)規(guī)劃的差異,制定相應的處置管理辦法或鼓勵類政策。
(二)技術創(chuàng)新
加大對葉片回收技術的研發(fā)投入,探索新型材料分離和再利用方法。例如,開發(fā)高效的分離技術,將葉片中的玻璃纖維、樹脂等組分進行有效分離;研發(fā)新型的可回收樹脂材料,降低回收成本,提高回收價值。此外,還應加強產業(yè)多方合作,共同推進新型材料和技術的研發(fā)與應用。
(三)產業(yè)協(xié)同
鼓勵風電企業(yè)建立一站式回收體系,將退役風電機組評估后,對部分可用于備品備件的進行再次回收利用,其余部分進行回收處理,拓展多重商業(yè)模式。同時,加強與材料供應商、回收公司等多方的合作,實現資源共享、優(yōu)勢互補,共同推進回收處置工作。
(四)行業(yè)監(jiān)管
加強行業(yè)監(jiān)管,規(guī)避市場風險。制定避免環(huán)境污染以及惡性競爭的限制類政策或地方法規(guī),對風機葉片在收集、儲存、運輸、處理等過程中違反污染環(huán)境防治法律法規(guī)的行為進行監(jiān)管和處罰,形成一個良性循環(huán)、健康發(fā)展、有序穩(wěn)定的回收市場環(huán)境。


四、回收技術瓶頸突破與高值化再生系統(tǒng)構建的實踐案例
(一)內蒙古錫林郭勒盟中試項目
該項目由上海交通大學丁文江院士團隊領銜,錫林郭勒盟家鵬新型建材有限公司轉化投產,建設了年處理2000噸廢舊風機葉片回收高值再利用示范線,總投資近3000萬元。項目采用綠色精細回收技術,對退役風電葉片進行拆解、清洗、破碎等預處理,然后利用先進的分離技術將葉片中的玻璃纖維、樹脂等組分進行有效分離。分離后的玻璃纖維可以用于制造新的復合材料產品,如建筑材料、汽車部件等;樹脂則可以通過化學處理再生利用,用于生產其他化工產品。該項目成功實現了退役風電葉片的綠色回收與高值再利用,減少了環(huán)境污染,推動了風電行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。
(二)可回收熱固性樹脂葉片研發(fā)與應用
中材科技披露稱,該公司2023年下線了近百米級熱塑性復合材料風電葉片,利用阿科瑪集團的熱塑性可回收樹脂制作而成,是國內目前較先進成熟的熱塑性可回收葉片,刷新全球熱塑性復合材料風電葉片長度紀錄。時代新材則披露稱,該公司自主研制并下線了全球第一款可回收熱固性樹脂葉片,實現公司在風電葉片新材料應用方面的全新突破。此外,明陽智能也在2023年宣布下線了長度為75.7米的熱固性樹脂葉片,實現了95%以上的葉片材料回收比率。這些可回收樹脂葉片的研發(fā)與應用,為退役葉片的回收提供了新的解決方案,降低了回收成本,提高了回收價值。
(三)3D打印技術應用于葉片固廢處理
將風機葉片固廢轉化為3D打印的原材料,借助3D打印產業(yè)就可實現對葉片固廢的規(guī)模化消納。此技術還可選擇與風電場周邊的建筑項目合作,應用移動式3D打印機器人,實現葉片固廢的就近生產與消納,減少長距離運輸帶來的成本。測算顯示,以葉片材料作為3D打印材料原料,在設計建設880平方米的風電場園區(qū)基礎設施項目中,對比傳統(tǒng)行業(yè)材料成本可降低10%,葉片使用量則可達約103噸。


五、結論與展望
(一)結論
風電機組退役復合材料葉片回收技術瓶頸的突破與高值化再生系統(tǒng)的構建是推動風電產業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的關鍵。通過政策支持、技術創(chuàng)新、產業(yè)協(xié)同和行業(yè)監(jiān)管等多方面的努力,可以有效解決退役葉片回收難題,實現資源的循環(huán)利用,減少環(huán)境污染。
(二)展望
未來,隨著技術的不斷進步和政策的持續(xù)支持,退役風電葉片高值化回收利用將成為風電行業(yè)綠色發(fā)展的重要方向之一。更多企業(yè)將加大投入力度,研發(fā)更先進的回收處理技術和設備,推動風電葉片回收利用產業(yè)的快速發(fā)展。同時,需要進一步加強國際合作,借鑒國外先進經驗,共同推動全球風電產業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展。