风力发电机并不是永久耐用的设备,金属塔筒可以按常规方式回收,但由玻璃纤维、木材和塑料混合制成的叶片却无法回收。
到2050年,全球堆积的废弃叶片可能超过4000万公吨。目前一些回收商会把叶片粉碎成混合料,用作水泥生产的燃料。
而美国俄亥俄州的一家初创公司则提出了一种更好的方法——把完整的叶片改造成用于公共空间的户外家具。那么,处理这类废弃物的最佳方式究竟是什么?风能又会产生多少垃圾?
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在日常维护得当的情况下,一台风力发电机大约可以使用30年。但雷击和极端天气等因素会缩短它的寿命。
仅仅一片叶片的长度,就相当于波音747这类大型商用客机的翼展。这还只是陆上风机的情况,海上风机的叶片长度可以达到陆上的两倍。
两种叶片的主要材料都是玻璃纤维,其一般制作方式是把熔融的玻璃从细小的孔洞中挤出,形成蓬松的玻璃纤维,再涂上树脂,制成片材。工厂使用一种特殊树脂把这些片材粘合在一起,这种树脂一旦固化,就再也无法熔化,这就使得通常依赖熔化和重塑的常规回收方式无法奏效。
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根据欧洲风电行业权威机构发布的数据,仅到2023年,欧洲就将有至少1.4万个风机叶片报废,而美国也将有多达210万吨的风机叶片材料需要处理。
这些数字背后,是欧美国家早年间大规模上马风电项目的历史遗留。
政策扶持叠加巨额资金投入,一时间风力发电项目如雨后春笋般涌现,成为欧美国家能源转型的重要抓手。
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2012年,欧洲的风力发电就已经惠及近5000万人,覆盖了当时欧洲总人口的近十分之一。
然而狂飙突进之后,报废潮却成了新的难题。Canvas公司正是在这样的背景下切入这一领域。公司从美国本土各地收集废旧叶片。
由于叶片体积过大,无法整体运输,承包商会先将其切成四段再装车。叶片抵达工厂后,第一步就是把它们切得更小。
工作人员使用一种镶嵌着金刚石的绳索,通过研磨和分解玻璃纤维的方式进行切割,而不是锯断,以避免产生毛刺。一次缓慢而稳定的切割大约需要四分钟。
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团队把这些切下来的部分称为"馅料"(fillets),每一块都将成为最终产品的基础。一片叶片能产出的数量不定,具体取决于要生产什么产品,通常在10块到45块之间。
在清洗区,工人用高压水枪冲洗每块料,去除叶片使用期间积累的污垢和油污。
整个清洗系统会循环利用所有用水,避免浪费。
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有些料内部还残留着多余的材料,工匠们会把它们锯掉、打磨平整,再涂上填缝腻子,使表面平整,并修补叶片在服役期间造成的损伤。
设计灵感方面,团队从欧洲的自行车停放架和桥梁中获得启发,希望开发出一系列能够批量生产的产品。
但一个挑战在于,每一块"馅料"的形状都是独一无二的。即便是在叶片上原本相邻的两块,形状也不尽相同。
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工匠们需要根据每一块料的具体曲率和厚度,重新规划切割和拼接方式,这让所谓的"批量生产"始终带着一丝手工作坊的味道。除了废弃物本身,风力发电对生态环境的其他影响同样值得关注。
有数据显示,每年都有数十万只鸟类因撞击风机叶片而丧命,其中不乏一些珍稀鸟类。
除此之外,风机运转产生的低频噪音、对局部地区气流和温度的改变,也在被越来越多的研究者纳入视野。
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这些看不见的代价,往往并不会出现在光鲜的绿色能源宣传册上。而运营端的账本也并不轻松——风力发电的初始投资本就巨大,后续的维护成本同样不容小觑。
以日本福岛的海上风机项目为例,该项目自2011年福岛核事故后就开始规划建设,被视为福岛复兴的象征,但高昂的维护费用和技术难题,让这一"象征性工程"最终难以为继。
叶片回收除了升级改造成户外家具,另一条主流路径是与水泥行业合作。像Veolia这样的公司,会把叶片切碎成混合燃料,并付费让水泥厂将其作为燃料燃烧,替代煤炭。
这样做的主要目的是让叶片不再进入填埋场,但Veolia估计,此举还能使水泥生产的二氧化碳排放减少约25%。Canvas表示,公司也将自建产能,把生产废料和损坏的叶片粉碎后送往水泥窑,正如Veolia所做的那样。
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随着时间推移,公司希望被升级改造的叶片比例能不断提高,并期待更多新的工艺被解锁。
有人正在研究一种叫作"热解"(pyrolysis)的工艺,希望能将叶片材料分解回油和玻璃纤维。
这意味着未来的叶片废弃物,或许不再只是负担,而是可以反哺产业链上游的再生原料。专家指出,玻璃纤维叶片在短期内不会退出历史舞台。
金属的问题在于太重,而玻璃纤维在保持相同强度和性能的同时,重量却低得多,而且价格低廉。
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那么,既然风能会产生这么多废弃物,人类是不是应该少用一些呢?事实上,几乎所有形式的能源都会留下废弃物,包括燃烧化石燃料——这每年会产生数十亿吨造成全球变暖的二氧化碳。
就固体垃圾而言,太阳能电池板难以回收,属于电子废弃物;燃煤会产生有毒的煤灰;炼油会留下油泥,等等。有研究估计,每年堆积的废弃风机叶片可能很快达到40万公吨。
但把它与其他能源废弃物放在一起比较,风机叶片的产量还处于较低水平。
作为参照,全球家庭生活垃圾的产量远远超过所有这些。
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任何进步都会有利也有弊,但通常利大于弊,也总会有人紧盯着各种弊端不放。专家同时指出,即便面对棘手的玻璃纤维废弃物,也有理由保持乐观——只要投入足够的资金,问题往往能够得到解决。
而如今,资金正在源源不断地投向这些问题,切实可行的解决方案正在不断涌现。
回过头看,欧美之所以出现大面积拆除风机的景象,本质并非风电不可行,而是早期项目集中报废、回收产业尚未跟上所形成的阶段性阵痛。
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风电的问题是可以通过技术迭代和产业配套逐步化解的,而化石能源留下的伤口却难以愈合。
中国选择在海上大规模建设风电场,正是看清了这本账。海上风资源更为稳定、发电效率更高,同时避开了陆上噪音、鸟类撞击、土地占用等争议。
更关键的是,中国在布局风电的同时,也在同步建设叶片回收、材料再利用和整机再设计的完整产业链,让"报废潮"不至于变成"垃圾潮"。
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风电从来不是完美的能源,但它是走在正确方向上的能源。
真正的问题不是要不要用风电,而是能否把伴随它产生的每一片废弃叶片,转化为下一轮产业升级的起点。
在这一点上,答案已经越来越清晰。
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