图片来源：Werner Slocum，NREL
国家可再生能源实验室（ NREL，美国科罗拉多州戈尔登市）的研究人员正在考虑采用循环经济战略，以减轻风力涡轮机叶片在其使用寿命结束时的影响。
这些策略旨在解决不再需要刀片后如何处理这些刀片，包括使用更容易分解的新材料、延长其使用寿命和实施各种回收选择。NREL 的研究人员一直在 研究新型叶片材料，例如热塑性塑料，这些材料本质上更具可回收性，从而在涡轮部件设计的早期阶段整合解决方案。
“理想情况下，我们希望看到所有东西都被回收利用，”NREL 的工程分析师、一篇概述需要采取的步骤的新论文的合著者 Aubryn Cooperman 说。
然而，实际上，随着风力涡轮机达到其预期的 20 年使用寿命，一些叶片必然会被丢弃，NREL 指出。在过去十年中，美国 90% 以上的风能设施开始发电。预计 在 2025 年至 2040 年间，每年有 10,000 至 20,000 个叶片 将达到其使用寿命（了解更多信息，“在使用寿命结束时定义风力叶片的前景”）。
在没有政策变化或回收技术发展的情况下，预计多达 78% 的退役叶片最终将进入垃圾填埋场。
研究人员在一篇新论文中指出，风力发电厂的所有者将越来越多地面临如何处理这些叶片的决定，“风能利益相关者的报废行为的区域代表性及其对风力叶片循环的影响。” 除了 Cooperman， iScience 文章还由 NREL 研究人员 Julien Walzberg、Liam Watts、Annika Eberle、Alberta Carpenter 和 Garvin Heath 共同撰写。
科学家们依靠一种考虑行为因素的计算机模型，这可能会破坏技术解决方案的可行性。例如，对新技术缺乏信任可能会使其无法充分发挥其市场潜力。因此，研究人员指出，了解风电行业利益相关者决策的行为方面被认为至关重要。这些利益相关者涉及从风场运营商到回收业务公司的各个方面。由 NREL 的研究人员开发并公开可用的建模工具是基于 循环经济风代理的模型。
研究人员表示，在没有政策变化或回收技术发展的情况下，预计多达 78% 的退役叶片最终将进入垃圾填埋场，尽管这仍然是被丢弃废物量的一个相对较小的百分比，估计为 1 2050 年在全国范围内的百分比。阻碍回收的因素包括高昂的运输成本和主观规范，如果人们看到其他人尚未这样做，就会阻止人们回收刀片。据 NREL 称，通过鼓励足够多的早期采用者，回收刀片将成为常态。
“运输成本是一个巨大的因素，因为刀片本身就很大，”该论文的主要作者沃尔兹伯格说。“如果您的回收设施很远，那将成为您尝试回收的障碍。”
“可能需要对回收技术、叶片材料或政策进行更深刻的转变，以实现风力涡轮机叶片的循环经济。”
降低这些运输成本可能会对旧刀片的处理方式产生重大影响。刀片通常由钢、塑料和复合材料制成。虽然现在通常用于刀片的许多材料很容易分解，但可以使用合适的设备将它们切碎。
“切碎刀片使它们更小，更容易运送到回收设施，”Walzberg 补充道。“这是一种容易实现的成果。但你需要能够在运输前切碎刀片。”
科学家们在新研究中计算得出，即使在运输前将切碎刀片的成本降低三分之一，也可以将累积垃圾填埋率降低到 50% 以下。另一种涉及促进早期采用回收以使其成为常态的情况可能会使这一数字低于 10%。
Walzberg 说，法规也有助于提高回收率，并指出已颁布法律以防止铅酸电池进入垃圾填埋场，并防止旧橡胶轮胎被烧毁。据研究人员称，未来的工作可以研究增加风力涡轮机叶片回收设施的数量如何改变结果。
该期刊文章建立在 Cooperman去年发表的研究的基础上 ，与 Eberle 和另一位 NREL 同事 Eric Lantz 一起工作。那篇文章揭示了“可能需要在回收技术、叶片材料或政策方面进行更深刻的转变，以实现风力涡轮机叶片的循环经济。”
例如，复合材料风力叶片供应链中的供应商、制造商和 OEM 正在提升现有技术，开发更好的回收方法并设计更多可回收的风力叶片，“迈向下一代风力叶片回收”。
这项研究的资金来自美国能源部 (DOE) 的先进制造办公室和战略计划办公室。
