風電葉片退役后何去何從？

“老舊風電場投運的大批量風電葉片已步入‘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)儲備仍處于缺位狀態(tài)。”說起目前我國風電葉片退役后現(xiàn)狀，某風電葉片生產(chǎn)企業(yè)負責人如此感慨。

從某種程度上來說，的確如此。在新能源躍進潮中，退役后風機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年報廢風電葉片總計約3456噸，而到今年累計報廢葉片約有5424噸。從風電機組服役年限來看，到2025年左右，我國將迎來一大波風電葉片報廢潮。到2030年，我國將有超過3萬臺風電機組面臨換新，而到2035年這一數(shù)字將超過9萬臺……

這一串串數(shù)據(jù)背后，都是風電產(chǎn)業(yè)亟待攻克的新難題。

退役潮將至，風電葉片處置為何難

21世紀初以來，新能源風力發(fā)電得到迅速發(fā)展，人們早已習慣并樂于在草原、大海看到滿負荷運轉(zhuǎn)的巨大風力發(fā)電機。然而，隨著第一代風力發(fā)電機生命的終結(jié)，其回收問題隨之而來。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，按照風電葉片設(shè)計壽命20年來計算，2018年我國風電葉片約有3456噸退役;到2025年，退役葉片將達8112噸;如果以葉片行業(yè)事故率為5‰計算，到2025年非正常退役葉片將達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412784噸，2029年更是高達約715664噸。

從目前情況來看，風機退役后，大多數(shù)機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。但是，風電葉片的回收處置卻始終面臨種種挑戰(zhàn)。實現(xiàn)風電葉片全生命周期的綠色化、無害化，一直是風電行業(yè)孜孜以求的目標。

風電葉片是一個由復(fù)合材料制成的薄殼結(jié)構(gòu)，由根部、外殼和加強筋或梁等三部分組成。復(fù)合材料在整個風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電葉片的核心材料，主要源于其輕質(zhì)高強、性能可設(shè)計的優(yōu)質(zhì)特性。據(jù)《中國建材報》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行合理、靈活的設(shè)計。

據(jù)中國物資再生協(xié)會纖維復(fù)合材料再生分會秘書長張榮琪介紹，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)異的增強材料——碳纖維走進了人們的視野。

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、可設(shè)計性強、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交聯(lián)過程中具有不可逆性，產(chǎn)品一旦報廢將難以再熔化或重塑，難以進行降解和循環(huán)利用，致使回收工藝復(fù)雜、回收價值不高等問題逐漸凸顯。與此同時，風電葉片尺寸需求的逐年提高，難拆解、難運輸、難降解也成為困擾行業(yè)的痛點。

諸多嘗試，力求破解處置難題

如何破解退役葉片處置問題，風電行業(yè)作出了多種嘗試。

記者了解到，從本世紀初起，國內(nèi)外許多企業(yè)便已開始嘗試不同的技術(shù)手段對退役葉片進行回收處理。比如，機械粉碎法將葉片粉碎成纖維狀及粉末狀、溶劑分解作用進行化學回收、采用熱降解方法對主梁和材料進行降解，獲得連續(xù)玻璃纖維，保留了大部分拉伸強度;部分塑料材料還可作為回收材料進行二次添加;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。“在掩埋前會進行焚燒，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，因為復(fù)合材料主要由無機物即玻璃纖維和有機物樹脂組成，玻璃纖維在破損過程中容易產(chǎn)生微小顆粒，對人體會造成一定影響，燃燒為灰燼后要么進行掩埋，要么回收后作替代材料。而有機物樹脂燃燒雖有一定熱值，但會產(chǎn)生有害氣體，需要專業(yè)的設(shè)施進行有害氣體的治理。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，還會有爆炸隱患。并且，燃燒后產(chǎn)生的灰燼還含有未完全分解、易揮發(fā)的有機低分子污染物質(zhì)。另外，從能耗和碳排放角度來說，風電葉片進入焚燒廠前還需進行拆解和粉碎，這進一步增加了環(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。但目前風電葉片回收方法較少，只有30%的纖維增強塑料可實現(xiàn)回收再利用，而大多數(shù)則是將廢棄葉片打碎、混合進入低端水泥制品中實現(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)利用進入建筑領(lǐng)域。

某水泥企業(yè)負責人向記者透露，將廢棄的風機葉片添進水泥中不僅能實現(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值，使得這種處理模式暫時難以大規(guī)模推廣。

除此以外，“零廢”風機也成為風機制造業(yè)的研發(fā)方向。“零廢”指的是在風機的生產(chǎn)、使用、回收、再利用及復(fù)原過程中保護材料和資源，不再將葉片打碎進行焚化或填埋。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，較高效地實現(xiàn)了退役葉片的回收再利用。

老舊風機的改造，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電場壽命。“隨著全球風電制造技術(shù)不斷的更新?lián)Q代，未來新建的風電場壽命有可能提高至30年及以上，部分風電開發(fā)商甚至已開始尋求將風電場壽命提升至40年左右。”某風電場業(yè)主告訴記者。

從全生命周期出發(fā)，進行全產(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，風電行業(yè)應(yīng)與材料、建筑等多領(lǐng)域進行跨界合作。同時，還需積極推動相關(guān)退役政策的就位，相關(guān)復(fù)合材料固廢處理標準的制定。這對于風機退役與循環(huán)實現(xiàn)真正的綠色發(fā)展，至關(guān)重要。

另外，在彭博新能源某財經(jīng)分析師看來，葉片回收問題還應(yīng)從產(chǎn)品設(shè)計之初就進行考慮。他認為，對于循環(huán)經(jīng)濟來說，葉片產(chǎn)品本身的設(shè)計十分重要。企業(yè)應(yīng)從全設(shè)計出發(fā)，進行全產(chǎn)業(yè)鏈布局，作出有效投資，實現(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)的固廢處理費用補貼。再加上，葉片回收后實現(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)實現(xiàn)良性發(fā)展才有跡可循。

在“雙碳”目標的號召下，未來我國勢必將大規(guī)模發(fā)展風電新能源模式。事實上，風電裝備產(chǎn)業(yè)的綠色循環(huán)發(fā)展是風電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。如何以最低成本實現(xiàn)退役葉片資源化利用，同時又避免違反高壓環(huán)保政策，是目前風電產(chǎn)業(yè)亟需完成的一項重要任務(wù)?？上驳氖?，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)有退役葉片進行回收處理及綜合利用;同時，相關(guān)行業(yè)協(xié)會也在積極引導(dǎo)和推動將葉片的有機成分及無機成分全部回收“吃干榨凈”的化學降解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)。顯然，大批量風電葉片的退役，既充滿了困難和挑戰(zhàn)，同時也釋放了廣闊的發(fā)展空間。