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风机叶片由于采用玻纤复合材料,回收技术难、成本高,目前尚无可规模化的理想回收方式。简单的堆放、填埋和焚烧的处理方式,不符合环保和资源化利用的要求;而包括综合利用、机械粉碎法、热解法、化学降解法和能量获取法等在内的多条技术路线,由于市场规模小、回收综合利用价值低,尚未实现产业化。
因此,风机叶片高值化再生技术的匮乏,以及再生后物料难以大规模消纳,一直是制约叶片再生产业发展的重要因素。
叶片固废3D打印技术的应用,有望打破这种僵局3D打印技术,本质上属于一种增材制造工艺,设计师将数字化设计模型输入3D打印机中,转化为打印指令,机器就会按照设计要求,将打印材料一层层叠加成特定形状的部件。
将风机叶片的粉碎颗粒添加到打印材料中,其技术难点就在于,如何在保证打印成品达到特定强度的前提下,大限度地增加叶片固废的添加比例。
老旧风机的改造也成为积极尝试的解决方式。部分退役的风机叶片经过简单处理后,可以作为公园、艺术馆、公共设施的构筑物。部分企业通过增加投资的方式延长风电场寿命,而随着风电制造技术不断更新换代,未来新建的风电场寿命很可能将提高至30年及以上,部分风电开发商甚至已开始寻求将风电场寿命提升至40年左右。
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在我国,2018年报废风电叶片总计约5700吨,而到2022年预计将超过5.9万吨。从我国风电机组服役年限来看,到2025年左右,我国将迎来一大波风电叶片报废潮。到2030年,我国将有超过3万台风电机组面临换新,而到2035年这一数字将超过9万台。
处理报废叶片的传统方式是露天堆放、填埋或焚烧,但这一方式存在粉尘、碳排放等污染问题。为了更加环保地解决这一问题,业内已经做出了多种尝试。
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叶片是风力发电机的部件之一,占风机成本的20%~30%,所用的复合材料既有较轻的重量,也有较高的强度,还具有抗腐蚀、耐疲劳等优异性能。
风机厂商在叶片外壳上通常采用玻璃纤维增强树脂,叶尖、叶片主梁则采用强度更高的碳纤维。这些复合材料结构极其坚固,而且空气动力性好,可以使叶片更轻、更长,让风机吸收更多的风能。
热固性树脂在叶片中占比超三成,相当于混凝土建筑中的填充物,碳纤维、玻璃纤维等材料则相当于混凝土中的钢筋,占比约七成。
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