(来源:中国环境报)
转自:中国环境报
在我国北方绵延的风电场中,一代风机正悄然步入退役期。这些曾象征绿色能源希望的“白色巨人”,伴随商业化运营风电机组设计寿命陆续届满,其身后留下的是规模惊人的固体废物。这些庞然大物将何去何从?
“每千瓦风机大约可回收钢铁120千克、铜3千克、铝1.7千克、复合材料13千克。以此计算,仅2025年预期退役的126万千瓦风机,若能完全回收利用,便可产出15万吨钢材、3780吨铜、2142吨铝和1.64万吨复合材料。”中国能源研究会可再生能源专委会副秘书长王卫权指出,“发展循环经济具有显著的资源节约与碳减排协同效应。以一台1.5MW的退役风机为例,其回收利用可减少约600吨CO2排放。”
1月4日,国务院印发的《固体废物综合治理行动计划》提出,要提升再生资源循环利用水平。据介绍,再生资源循环利用不仅能最大限度地减少材料和产品全生命周期的碳排放,还可推动可再生能源产业绿色低碳发展。而风机的回收利用,正是循环理念在可再生能源领域的重要一环。
风机退役规模将急剧攀升
退役风机主要包括3个来源,即设计使用寿命到期、风电“以大代小”提前退役以及运维产生的坏件。
“按照陆上风机20年的使用寿命估算,预计在2025年—2030年间,我国会出现第一波风机退役高峰。从区域分布来看,主要集中在内蒙古、吉林、黑龙江、辽宁、新疆、甘肃、宁夏、山西、山东、河北和江苏等地,风电退役换新市场规模将呈现大幅增长。”福建省绿行者环境保护公益中心项目负责人孙孟滋说。
中国循环经济协会退役风光设备循环利用专委会副秘书长王晓萌向中国环境报记者介绍:2024年,我国风力发电机退役行业市场规模约30亿元人民币,同比增长25%。预计2025年,行业市场规模同比增长率将超过66%。未来价值更为可观:按当前废钢、废铜回收价格计算,到2030年,全国退役风机中废钢、废铜的可回收价值预计可达240亿元左右。”
然而,退役风机的不同部件回收路径与经济价值天差地别。远景能源ESG总监陈丹莹详细向记者介绍了不同风机组件的利用渠道。
一是基础与塔筒。基础拆除后的水泥、渣土多作为建筑垃圾处置,由业主付费。塔筒虽为钢材,但因体积庞大、运输经济半径限制,直接复用价值不高,多数被切割后作为废钢出售。
二是主机核心部件。这是价值分化的核心区。对于早期750千瓦及以下的退役机组,其部件通用性差,大多直接作为废旧金属处理。对于存量巨大的1MW—1.5MW的机组,齿轮箱、发电机等稀缺部件可通过维修、再制造进行二手利用。但行业现实是,随着陆上风电快速进入5MW甚至更大容量时代,旧型号部件的市场需求萎缩,除少数稀缺件外,多数最终仍难逃被拆解卖废铁的命运,而废铁的再利用在我国已经非常成熟。
真正的处置难点与焦点是风机叶片。由环氧树脂等聚合物与玻璃纤维/碳纤维增强制成的叶片,质轻、强度高、耐腐蚀,这些服役期的优点在退役后却成为“顽疾”。据悉,由于其热固性复合材料特性,决定了它无法像热塑性塑料那样熔化重塑,传统的填埋占用大量土地,焚烧则可能产生有害物质并增加碳排放,这与风电的绿色初衷背道而驰。
因此,叶片成为了退役风机回收产业链上最关键、也最难啃的“硬骨头”,它的处置成效直接关系到整个产业能否实现良性循环。
叶片处置成最难啃的“硬骨头”
一位从业人员告诉记者:“风机叶片,长度动辄四五十米,单支重五六吨,其巨大的体型与顽固的材料特性,构成了回收路上的一道道难关。”
据介绍,退役风电场往往地处偏远,分布分散。将如此庞然大物从塔筒上安全拆卸、切割、再运往处理工厂,本身就是一个高成本、高风险的工程。目前,行业内为便于公路运输,普遍需要将叶片在现场初步切割至6米左右的长度,这一过程本身就耗费较大。
有企业指出,塔下作业条件艰苦,缺乏水、电、气和平整场地,传统依赖人工手持机械切割的方式,效率低、粉尘危害大,且难以对叶片不同部位(如价值较高的主梁与普通蒙皮)进行精细分拣,影响了后续资源化利用的价值提升。
据了解,风机叶片的回收技术主要分为物理法、热解法与化学法三大类,但均未达到理想状态。
最为常见的物理法,即通过破碎、研磨将叶片变成颗粒或粉末,用作水泥窑的替代燃料或掺入混凝土作为骨料。这种方法技术简单,但经济价值低。记者从几家企业获悉,近年来,退役叶片回收处置价格已降至1000元—2500元,部分地区甚至出现几百元的超低价,企业盈利空间被进一步压缩。
热解法与化学法被视为实现“高值化回收”的希望。其中,热解法是在无氧条件下加热分解树脂,回收纤维;化学法则利用溶剂或超临界流体降解树脂。这两种方法能较好地保持纤维的强度和长度,有望重新用于汽车、建材等领域,但面临或能耗高,或使用昂贵、可能有污染的化学试剂,且大多处于实验室或中试阶段,规模化、商业化应用面临成本与稳定性等挑战。
总体来看,缺少高附加值回收利用技术,是目前风机叶片循环再利用面临的核心问题。低价值产出与高昂的切割、运输、处理成本之间形成的“剪刀差”,使得叶片回收处置在当下很难依靠市场力量实现商业化运作,叠加当前风机叶片回收利用领域存在明显的政策盲区,企业生存现状不容乐观。
陈丹莹指出,目前,政策对风电机组退役仅有原则性描述,缺乏统一的判废标准、强制报废规定,退役叶片回收技术路线尚未形成统一规范。通过建立明确标准、完善认定体系并给予政策倾向和经济激励,才能有效推动叶片的规模化、规范化及高价值回收利用。而且,现阶段风机退役规模尚小,监管不严,退役设备流向复杂,既有被非法遗弃、倾倒的,也有被当作普通废品处置,甚至被小作坊回收,存在环境和安全风险。更难的是,循环经济理念尚未在全产业链贯通。整机制造商聚焦新品,风电业主更关注低成本合规处置而非资源化价值。这使得叶片回收“讨论热烈,却难有大量资金投入”。
重重困境之下,破局之路何在?一批先行者已经开始了他们的探索。
为风机叶片寻找“重生”之路
前路挑战重重,各方力量正在通过技术创新与模式探索,为风机叶片寻找“重生”之路。
由国能龙源环保等联合投资的国能龙源生态科技(张家口)有限公司(以下简称国能龙源环保),走的是一条规模化、产品化的路径。公司在张家口投资1.57亿元,建设年处置能力万吨以上的示范项目。
其技术核心在于分级破碎与复合再生。即将退役叶片切割后,经清洗、破碎、筛分、粉磨,得到不同粒径的颗粒。其中,80微米左右的细粉可与聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等热塑性塑料混炼,通过挤出工艺生产出各种规格的再生型材;较粗的颗粒和纤维则可与木纤维等混合,通过模压工艺制成工业托盘。
在辽宁法库的研发产线上,国能龙源环保已成功开发出运输托盘、户外地板、花箱、建筑模板等十余种产品,并实现了6000平方米木塑板材的工程应用。这条路径的关键在于,通过规模化处理降低成本,并将叶片废料转化为具有明确市场需求的标准化工业产品,如托盘和建材,从而打开了稳定的消纳渠道。公司测算,其张家口万吨级项目的资本金财务内部收益率可达7.8%,展现了商业化运营的可行性。
丰诺(江苏)环保科技有限公司(以下简称丰诺环保)则选择在一个细分领域做深做透——将退役叶片转化为循环物流托盘。据介绍,丰诺环保在风场现场即根据最终托盘的规格对叶片进行初次分割。运回工厂后,强度最高的叶片主梁部分被精密切割成特定型材,直接组装成承重能力强的重载包装托盘;其余叶片部分则经粉碎、模压制成标准化的模压托盘。这些托盘直接进入工业包装和物流体系,特别是与循环租赁模式结合,形成了从废料到产品再到使用的商业闭环。目前,丰诺环保年处置叶片约5000吨,可生产循环托盘10余万支,并与多家发电集团达成合作。这种模式的优势在于产品出路明确,价值挖掘直接,快速实现了产业闭环。
值得一提的是,回收产业链的痛点不仅在于末端处理,前端的拆解效率与成本同样关键。一些科技公司正是从此处切入,开展攻关。例如,有企业针对叶片塔下切割的行业痛点,研发了集成式撬装水切割机器人系统。这一系统搭载3D视觉系统,能自动识别叶片曲面,引导机器人完成高精度切割。其最大价值在于能自动识别并分区域切割叶根、主梁、腹板等不同部位,为后续分类回收和高价值利用奠定基础。
除了工业途径,叶片的再生也被赋予了更多人文与美学内涵。远景能源携手同济大学,在上海城市空间艺术季上举办了一场名为《用风叶构筑的建筑远景》的展览,将自有废弃叶片,转化为展场中的中心岛台与休闲座椅。这场跨界实验揭示,叶片回收不仅是一个技术问题,更是一个设计问题。
令人振奋的是,《固体废物综合治理行动计划》的出台,为破解风机回收难题注入了强劲的政策动能。展望未来,叶片处置的破局,需要技术持续创新突破成本枷锁,需要政策尽快完善明晰责任与规则,更需要全产业链携手构建从绿色设计、便捷回收到高值利用的循环体系。
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