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走好風(fēng)機(jī)退役“最后一公里”,這家A股企業(yè)將3D打印引入風(fēng)電市場 

2022-08-19 11:12
到2025年,將迎來中國風(fēng)電“退役潮”高峰,如何實(shí)現(xiàn)“綠色退出”是風(fēng)電行業(yè)面前的一大難題。
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公開數(shù)據(jù)顯示,2020年,我國退役葉片產(chǎn)生約900噸復(fù)合材料固體廢物,而到2025年,這一規(guī)模預(yù)計(jì)接近5800噸,到2028年將進(jìn)一步增長至7.4萬噸,在不到十年間,退役葉片產(chǎn)生的固廢規(guī)模增長超80倍。

風(fēng)電葉片進(jìn)行回收再造是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上的最后一環(huán),也被視為整個(gè)風(fēng)電綠色產(chǎn)業(yè)鏈的 ‘最后一公里’。2021年10月國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中,已明確提出“推進(jìn)退役動(dòng)力電池、光伏組件、風(fēng)電機(jī)組葉片等新型產(chǎn)業(yè)廢物循環(huán)利用”。

風(fēng)機(jī)葉片等廢棄物回收、循環(huán)利用正獲得有關(guān)部門越來越高的關(guān)注。但是,目前風(fēng)光設(shè)備再制造、再利用市場尚處于起步階段,缺少成熟的商業(yè)模式,回收工藝和技術(shù)等方面尚在探索。
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典型風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的復(fù)合材料應(yīng)用

據(jù)資源了解,當(dāng)前風(fēng)機(jī)葉片材料由玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性樹脂基復(fù)合材料構(gòu)成,主要包括環(huán)氧樹脂、玻璃纖維、輕木等。由于材料的化學(xué)過程不能逆向,一旦固化成型后,就不能再回收處理成為原材料被再次利用。而過去簡單的堆放、填埋和焚燒的處理方式,又不符合環(huán)保和資源化利用的要求。

當(dāng)退役風(fēng)機(jī)葉片遇上了3D打印,將有更大的想象空間。

日前,在中國首個(gè)可再生能源“碳中和”智慧園區(qū)——金風(fēng)科技亦莊智慧園區(qū)內(nèi),一組采用固廢3D打印技術(shù)建造的景觀花壇正式落成,為葉片回收利用開辟了新方向。
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使用退役渦輪葉片的回收固體廢物進(jìn)行3D打的花壇

這組花壇所應(yīng)用的打印材料,取自內(nèi)蒙古某風(fēng)電場的退役風(fēng)機(jī)葉片。這種打印材料含有葉片粉碎顆粒,借助3D打印機(jī)器人預(yù)制成型,成品花壇的葉片固廢利用率達(dá)到30%以上。

這項(xiàng)技術(shù)可將風(fēng)機(jī)葉片固廢轉(zhuǎn)化為3D打印的原材料,借助3D打印產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片固廢的規(guī)?;{,從而破解了退役風(fēng)機(jī)葉片高值化利用的技術(shù)瓶頸,為批量無害化處置退役風(fēng)機(jī)葉片探索出一條可行性和經(jīng)濟(jì)性兼顧的技術(shù)途徑。

將風(fēng)機(jī)葉片的粉碎顆粒添加到打印材料中,其技術(shù)難點(diǎn)就在于,如何在保證打印成品達(dá)到特定強(qiáng)度的前提下,最大限度地增加葉片固廢的添加比例。
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風(fēng)機(jī)葉片的粉碎顆粒(左)和玻璃纖維(右)

金風(fēng)科技的研究人員通過不斷調(diào)整各種原料的配比,以及風(fēng)機(jī)葉片粉碎顆粒的粒徑和級(jí)配(各級(jí)粒徑顆粒的分配情況),進(jìn)行了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和論證,最終確定了滿足打印成品強(qiáng)度和葉片固廢消納要求的“黃金比例”,并制定出一系列適用于風(fēng)機(jī)固廢3D打印的材料體系。

據(jù)該公司表示,使用這種新型打印材料制成的成品,其力學(xué)性能、耐久性能和工作性能,均可達(dá)到常規(guī)建筑混凝土標(biāo)準(zhǔn)。通過調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片摻合料的比例,可以使打印材料的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到或接近C30、C20和C15混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。
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正在運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)力渦輪機(jī)葉片

另一方面,由于風(fēng)電項(xiàng)目大多分散在偏遠(yuǎn)地區(qū),將粉碎后的再生物料轉(zhuǎn)送到各地的成本占回收成本的很大一部分。因此,這項(xiàng)技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于,可選擇與風(fēng)電場周邊的建筑項(xiàng)目合作,借助移動(dòng)式3D打印機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)葉片固廢的就近生產(chǎn)與消納,減少長途運(yùn)輸成本。
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固廢3D打印技術(shù)的應(yīng)用案例

固廢3D打印技術(shù)作為一種智能、環(huán)保、高效的新型建造方式,與傳統(tǒng)的建筑施工工藝相比,特別是在建造異形構(gòu)筑物時(shí),具有免模板、省人工、節(jié)約材料、總成本低、設(shè)計(jì)自由度大、建造效率高、人員安全風(fēng)險(xiǎn)小等顯著優(yōu)勢(shì)。

而目前混凝土3D打印材料的成本相比于傳統(tǒng)建筑材料成本過高,通過把退役風(fēng)機(jī)葉片再利用替換打印材料里面的砂或者部分膠凝材料,將能有效降低成本。

目前,國內(nèi)風(fēng)機(jī)葉片的循環(huán)利用仍處于小規(guī)模的、探索性的起步階段,距離規(guī)?;蜕虡I(yè)化尚遠(yuǎn);但金風(fēng)科技已經(jīng)開了一個(gè)好頭,葉片固廢3D打印技術(shù)將更好的幫助風(fēng)電企業(yè)走完風(fēng)機(jī)退役后的“最后一公里”,形成一種可持續(xù)有效的商業(yè)模式。
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