Energie 21: Inovace pomůže recyklovat vyřazené elektrárny

Při likvidaci větrných elektráren je problém s listy rotoru. Zatím je nelze dobře recyklovat, takže se obvykle sešrotují a odvezou na skládku. Například v USA ale má být v příštích letech vyřazeno více než 8000 listů. Se zvyšováním počtu větrných elektráren toto číslo globálně narůstá. Firmy i vědci proto zkoumají, jak to změnit. A výsledky se dostavují. Výzkumníci z National Renewable Energy Laboratory (NREL) nedávno ohlásili technologickou změnu.

Ve Spojených státech před časem vyvolala znepokojení studie agentury Bloomberg News. Kromě jiného popisuje skládku v Casper ve Wyomingu jako „hřbitov“ s téměř tisícovkou listů větrných turbín. Casperova komunální skládka opravdu začala před pár lety sloužit jako místo posledního odpočinku pro „vyhořelé“ lopatky. Jejich počet (a tím i objem) však mezitím exponenciálně vzrostl, jak pokračuje expanze větrné energetiky. A předpoklad odborníků je, že v příštích čtyřech letech vyřadí Spojené státy z provozu více než 8000 listů.

Jde o globální záležitost

Starostí s recyklací větrných elektráren ale přibývá i jinde. Například v Evropské unii nesou odpovědnost za likvidaci provozovatelé (stejně jako u elektráren jaderných). Na základě dosavadních krátkodobých zkušeností však zatím nedokážou přesně určit dobu jejich životnosti.

Například v Německu ji – v závislosti na platnosti stavebního povolení a na hospodářských podmínkách, daných současným německým zákonem o obnovitelných zdrojích – vymezují na 20 až 25 let. V současné době se zde při likvidaci větrné elektrárny betonový fundament zpracovává na drť, a ta se využívá především při silniční výstavbě. Kov z tubusu se vrací do výrobního procesu v ocelárnách. Generátor a pohon se obvykle použijí na náhradní díly. Zatím se nejedná o velké objemy. K demontážím dochází hlavně v rámci záměny za novější typy. Starší provozuschopné modely, především ty s výkonem pod 1 MW, mají stabilní odbytiště v Polsku, Rusku a bývalých zemích SNS, kde slouží dál.

I zde jsou v procesu likvidace největší zátěží desítky metrů dlouhé rotorové listy (demontáží a transportem počínaje). V německém Frauenhoferově institutu chemických technologií (ICT) ve Pfinztalu ICT vyvinuli postup tzv. energetické demontáže, kdy se za pomoci výbušniny a přesně umístěných detonačních kabelů rozdělí list na menší díly přímo na místě. Další nově vyvíjené technologie se týkají samotného korpusu a odloučení skleněných nebo uhlíkových vláken, kterými je zpevněn. Skleněná vlákna se spalují ve speciálních cementárenských pecích, vysoká teplota spalování se využívá při energeticky náročné výrobě cementu a popel se přidává do cementové směsi. Pro uhlíková vlákna – jako pro desetkrát dražší materiál – se hledá možnost recyklace.

Ale jsou i jiné způsoby, jak naložit s „vrtulemi“ na konci oficiální životnosti. Třeba v Německu, Dánsku, Nizozemsku i jinde to zatím a částečně řeší i tak, že elektrárny putují dál do chudších zemí, kde by si nové instalace nemohli dovolit, ale použité tam ještě za levný peníz odvedou dobrou službu. Mezi tyto trhy patří například Rusko nebo Latinská Amerika, ale poněkud překvapivě také Spojené státy americké. Velký prostor se v poslední době otevírá i v Indii. V rámci tzv. kulturní recyklace pak v Rotterdamu z listů a dalších částí velké větrné elektrárny postavili dětské hřiště, zřejmě jediné na světě.

Situace se může změnit

Podle Americké asociace pro větrnou energii vzrostla v USA výroba větrné energie za každý rok posledního desetiletí o 7,3 gigawattu (GW) instalovaného výkonu. Od roku 2019 bylo ve Spojených státech instalováno přibližně 96 GW větrné kapacity a celosvětově 591 GW. I když další rozšiřování výroben z obnovitelných zdrojů je pozitivní, ne všechna vyrobená energie je „obnovitelná“ od začátku do konce životnosti zařízení. Jedním z důvodů je někdy složitá likvidace bez možnosti recyklace.

Zatímco jiné části větrné turbíny lze nějakým způsobem znovu použít nebo recyklovat, listů v současné podobě se to netýká. Studie agentury Bloomberg přitom uvádí, že každému megawattu instalovaného výkonu odpovídá 9,6 tuny výsledného odpadu! To je opravdu velká výzva, jak řešit konec životnosti listů, a to jak z hlediska životního prostředí, tak ekonomiky elektráren.

Problém ale je, že většina rotorových listů větrných elektráren je (nejen) v USA vyrobena s použitím epoxidových nebo jiných termosetových pryskyřic, takže jejich recyklace je prakticky nemožná. To se ale nyní může změnit. Výzkumníci z National Renewable Energy Laboratory (NREL) totiž ohlásili zásadní technologickou změnu.

Význam nové technologie

Výzkumníci ve společnosti NREL a jejich partneři, s využitím obrovského množství zkušeností v oblasti základního výzkumu, vývoje a ověřování větrné energie, vyvinuli technologii k výrobě lopatek větrných turbín pomocí systému termoplastické pryskyřice. Na rozdíl od termosetových pryskyřic, které nelze znovu zahřát, můžeme termoplastické materiály znovu ohřát a recyklovat.

Pozitiv je však víc. Výroba listů zabere méně času a vyžaduje méně tepelné energie, nižší jsou i náklady na vybavení a mzdy, než u běžných epoxidových čepelí, ve kterých by byly vyžadovány vyhřívané nástroje nebo pec po vytvrzení. Listy mohou být vyrobeny i v místě instalace elektrárny, což dále snižuje náklady. Kromě toho mohou být termoplastické listy spojeny tepelně, místo lepicí vazby. Listy lze potenciálně vyrobit silnější a lehčí a lze je také snadněji opravit.

„Využití systému z termoplastické pryskyřice, včetně tepelného svařování, je odpovědí na stavbu delších a levnějších recyklovatelných lopatek větrných turbín,“ vysvětlila výzkumnice NREL Robynne Murrayová. „Díky schopnosti používat tento netavitelný termoplast ve stejných procesech, jaké v současnosti používají výrobci listů, se tato pryskyřice odlišuje od jiných termoplastů, které jsou široce používány v jiných průmyslových odvětvích,“ vysvětluje Murrayová.

Kombinace termoplastů a tepelného svařování také znamená, že tyto čepele fungují lépe i v mořské vodě, což otevírá dveře první generaci efektivních podmořských vodních elektráren. Vzhledem k tomu, že větrná i podmořská energetika globálně pokračuje ve vzestupu, dostává se do popředí i životní cyklus turbín. Výrobci se mnohem více snaží, aby se nestali „obětí“ dříve nepříliš zvažovaných důsledků provozu elektráren, jako jsou i tuny odpadů. Řada významných vědeckých institucí se už proto problémem likvidace a recyklace těchto výroben systematicky zabývá a první výsledky se dostavily. Příklady úspěšné recyklace jsou i důkazem, že kolem obnovitelné energetiky se může rychle a úspěšně rozvíjet i nový průmysl jako nová příležitost.*

-ašr-

 

Článek z časopisu Energie 21, č.6/2020

Komentáře ke článku 1

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *