Ветроэнергетика: куда девать старые лопасти?

Alpha ventus - так именуется первый немецкий офшорный ветропарк, торжественное открытие которого состоялось 27 апреля. Ветропарк возведен в Северном море в 45 километрах к северу от острова Боркум и состоит из 12 энергоустановок общей мощностью 60 мегаватт. Этого хватит, чтобы обеспечить электроэнергией примерно 50 тысяч семей. Правда, открытие ветропарка не следует путать с его вводом в строй: пока речь идет лишь о завершении этапа монтажных работ и о начале этапа пробной эксплуатации. И тем не менее, это важный шаг на пути к реализации амбициозного проекта, предусматривающего строительство в ближайшие 20 лет офшорных ветропарков суммарной мощностью 25 тысяч мегаватт, сообщает Deutsche Welle.
Что же касается ветроустановок на суше, то их в Германии сегодня свыше 20 тысяч. Некоторые были построены более десяти лет назад и уже успели морально устареть, так что в ближайшем будущем их предстоит демонтировать. И тут возникает совершенно неожиданная проблема: куда девать отслужившие свое лопасти? Их нормативный срок эксплуатации составляет 20 лет, после чего они подлежат замене. В текущем году проблема будет не очень острой, поскольку масса предназначенного для утилизации лома составит лишь около 500 тонн, но уже к 2020 году счет пойдет на десятки тысяч тонн. "А свезти лопасти просто на свалку нельзя, - поясняет Ута Кюне (Uta Kuhne), научная сотрудница факультета ветроэнергетики университета Бремерхафена, - поскольку доля органических соединений в материале, из которого лопасти изготовлены, составляет около 30 процентов. Между тем, на свалку в Германии разрешено отправлять изделия с содержанием органики не выше 5 процентов".
В результате выработавшие свой ресурс роторные лопасти попадают на мусоросжигательные заводы. Но там от этого отнюдь не в восторге - прежде всего, потому, что композиционный материал, состоящий из углеволокна, стекловолокна, древесины бальзы, полиуретана, металла и эпоксидной смолы, горит довольно плохо. "А кроме того, - добавляет Ута Кюне, - содержащиеся в этой смеси волокна забивают фильтры воздухоочистительных установок и даже могут полностью вывести их из строя".
Поэтому специалисты делают сегодня ставку не на утилизацию лопастей, а на их вторичное использование - по возможности как цельного изделия или хотя бы как источника ценных материалов. В Германии уже появилось несколько фирм, специализирующихся на восстановлении роторных лопастей. Там считают, что регенерированные лопасти по прочности не уступают новым, то есть обладают эксплуатационным ресурсом не менее 20 лет. Ута Кюне согласна с такой оценкой: "Совместно с рядом партнеров из промышленных фирм и научно-исследовательских учреждений мы провели исследования такой лопасти, проработавшей 20 лет. Мы испытали ее на все важнейшие параметры, включая и прочностные характеристики, и пришли к выводу, что эта лопасть вполне могла бы работать еще долгие годы".
Правда, пока остается невыясненной формальная сторона дела: нужен ли для лопастей по истечении первых 20 лет эксплуатации новый допуск, предусматривающий полную программу испытаний? До тех же пор, пока ответа на этот вопрос нет, единственный способ утилизации лопастей - это вторичное использование конструкционных материалов. "В принципе новое применение могут найти все ингредиенты, входящие в состав этого композита", - говорит Ута Кюне. Но это "в принципе". А практическая реализация этой возможности требует создания высокоэффективных технологий разделения ингредиентов. Например, отделение стекловолокна от эпоксидной смолы можно осуществить методом пиролиза, но для этого необходимы специальные печи, в которых лопасти длиной 40, 50, а то и 60 метров можно было бы нагреть до температуры в 600 градусов Цельсия. Едва ли эти усилия будут экономически оправданными, - считает Ута Кюне и многие другие эксперты.
Поэтому они делают ставку на другую технологию - измельчение лопастей в мелкие гранулы - так называемый рециклят. "То есть лопасти разрезают на все более мелкие части, потом и их дробят, и полученный продукт служит наполнителем при производстве пластмасс или новых волокнистых композиционных материалов, - поясняет Ута Кюне. - Правда, это едва ли сможет полностью решить проблему утилизации лопастей, поскольку доля рециклята в новых продуктах не должна превышать 40 процентов".
Возможно, именно это побудило одного из швейцарских производителей цемента предложить технологию, в которой термическая утилизация сочетается с рециклингом материала. Процесс производства цемента предполагает нагрев сырья до температуры в 1400 градусов Цельсия, и измельченные лопасти могут заменить уголь или мазут в качестве топлива, пусть и низкокалорийного. "А из золы, остающейся после сгорания, можно извлечь еще и ряд материалов, обычно используемых в производстве цемента - например, песок", - поясняет Ута Кюне. Сегодня эта технология проходит испытания на севере Германии. И если она окажется экономически эффективной, то не исключено, что вскоре цемент для фундаментов новых ветроустановок будет производиться с использованием деталей старых установок - выработавших свой ресурс лопастей.