在“双碳”目标的指引下,风能作为我国能源结构调整中替代型清洁能源之一,有着不可替代的作用。然而,风电机组的设计使用寿命一般为20年左右,随着风电机组服役期满,大量的风电用复合材料将被替换下来,出现“拆旧建新”“拆小建大”的局面。
据了解,从2024年到2030年,风电叶片每年下线几乎都是翻番的增量。根据预测,到2025年,累计将有19984吨复合材料固体废物产生;到2030年将有302880吨风电用复合材料产生,累计将有715664吨固体废物产生。大量风机叶片批量下线,若不能及时处理,不仅阻碍风能产业的健康发展,还将对环境产生巨大影响。
自从1958年成立的玻璃钢小组研制成功第一块玻璃钢,我国复合材料行业开始起步。历经60余载,目前,我国复合材料的产量已经跃居全球第一。除了新增复合材料,再加上2024年以后大量风电用复合材料的下线,若风电叶片无法拆解并综合利用,不仅将会有大量的叶片“躺平”而占用大量的土地资源,还将阻碍风能产业的健康发展,影响国家能源结构战略性调整的总布局,影响清洁能源发展的战略定位。
而且,风力发电机所用复合材料包括风电叶片和机舱罩,是一种以树脂和玻璃纤维为主要材料的制品。在资源综合利用方面,树脂经过交联后,其稳定性高;玻璃纤维为无机矿物SiO₂。两种主要材料难以自然降解,自身价值低。叶片中同时复合有轻木、PVC或者PET泡沫、金属螺套、环氧或聚氨酯黏结剂等材料,增加了叶片回收的复杂性。
风电叶片尺寸较大,难以切割、难以运输;风场几乎都处于偏远地区,运输距离远、作业资源匮乏;产品材料品种多、复合结构,分解、回收利用难。在当前形势下,加快风电机组叶片回收利用体系建设势在必行。
近年来,在相关法律及政策的规范和引导下,退役风电叶片综合利用被提上议事日程,并引起行业内各个领域的关注。目前,退役风电叶片综合利用存在若干问题亟待解决。
一是缺乏顶层设计,回收利用责任主体不明确。风电叶片回收综合利用的需求急迫,各方面政策要求已经提出,但实施过程缺少顶层系统设计。二是回收利用路径不清晰,技术研发和商业化需要支持。我国目前叶片等复合材料固废处理方法和技术有再利用、机械粉碎法、热解法、水泥窑协同处理法等,国外复合材料回收再利用技术与我国类似。现阶段我国应以再利用、机械粉碎、热裂解技术(针对碳纤维制品)为主开展产业化,其他方法的论证和研究需要继续投入。三是行业标准亟待完善,规范化回收利用体系亟待建立。为了保证产业发展的平稳和规范,避免无序竞争造成的失控,应该从源头控制,避免之前其他行业出现的技术、环保、应用、运营等各方面问题。因此,建立回收体系的技术规范、行业规范和产品标准等,是非常必要和关键的。
针对如何落实叶片等复合材料固体废物回收处置及综合利用技术,建设行业标准、技术规范、认证体系等问题,提出如下建议。
首先,应禁止焚烧处置。风电叶片回收综合利用的“拦路虎”是焚烧处置。焚烧处置虽然能为发电厂提供一定的能量,但由于树脂含量不一致,致使能量供给不足、不均衡,易造成燃烧不充分,排放超标;玻璃纤维含量比较高,在焚烧的过程中,大量的玻纤熔化成玻璃液态,容易粘附在炉体内或者炉箅子上,导致安全隐患。
其次,应明确回收责任主体。主体责任的明确,将会从根本上确定叶片回收产业商业模式。为产业布局、产线投资、综合利用开发奠定基础。
再次,应加快推动行业体系建设。行业体系建设包含了研发体系、回收综合利用成熟技术体系、标准体系、商业模式、产业监管等。通过政策性支持、规范,从顶层推动行业体系建设,是固体废物实现资源化的基础。
最后,应建立可追溯性回收监管体系。复合材料制品和其他工业产品不同,其本身是无法自然降解的。热固性复合材料制品生产过程中产生的边角废料及应用产品报废后,就会成为难以处理的固体废弃物,必须有专业的环保回收企业对其进行处理和综合利用。
来源:中国建材报(作者系中国物资再生协会纤维复合材料再生分会秘书长 张荣琪)