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生生不息的永續風力機葉片回收計畫

2016/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 4166

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撰文/劉光哲

歐盟計劃於2020年提升再生能源占比20%,目標是2050年減少溫室氣體排放量80~95%,風力發電在未來能源結構中將占重要的角色。根據歐洲風力交易協會(Wind Europe)預測,在風力發電技術的持續創新下,風能發電成本將低於核能發電,成為民眾可負擔的潔淨能源,歐洲所有風場發電量總合將占各類能源發電總合的7%。然而,風電每瓩需要10公斤風力葉片材料,預計2020年將會有約50萬公噸的風機葉片因使用年限到期遭淘汰。在環境永續的概念下,如何處理廢棄風機葉片對環境造成的污染,將是風力發電的重要關鍵。

風機葉片構造精巧,以複合材質製作

風力發電機主要包含塔架、葉片傳動系統、機艙以及葉片等4個部分。風力機的葉片為複合材質設計,考量最適的空氣動力學的最佳性能以及抗腐蝕耐久性,除了以金屬、木材做為風力機葉片支架外,葉片本身主要以玻璃纖維以及碳纖維所製成。換句話說,葉片是風力發電機組中較難回收拆解利用的零組件。

葉片回收成本高

大型風力機總計約由8,000個零件所構成,目前一般的風力機壽命約20年。當風力機結束運轉,各部件拆解後即運輸至指定的廢棄地點進行回收處理。廢棄風機葉片有三種回收模式:建材應用、重複使用以及裂解。建材應用是將大型風機葉片零組件,應用其外型構造直接做為建物或是家具的主要結構,荷蘭使用廢棄風機葉片零組件打造兒童遊樂場,另有知名家具設計公司應用葉片結構設計環保家具,但此種回收再利用模式受限於風機葉片構造,回收率並不高。重複使用的模式則是將汰換下的風機葉片整新處理,做為風機汰換葉片時的備料,但此模式受限於風機機型規格各異,無法大規模回收整新,降低成本效益。裂解方式雖能將玻璃纖維或碳纖維轉化為新的複合材料,但昂貴的裂解成本仍不具成本效益。在廢棄風機葉片的處置上,目前因成本與便利性考量,大多焚化或直接掩埋處理。

廢棄風機葉片回收市場

依歐洲環保現行法規,風力機葉片需強制回收,歐洲主要國家也有風機葉片廢棄處理的相關規範。由於建材應用與重複使用方式較為受限,裂解將是未來的回收主力方式。

在風力發電發展快速的今日,2021年歐洲風力機葉片汰換量預計將達到5萬支,2034年更可能增加至20萬支,西班牙Iberdrola電力公司看準風力機葉片回收市場,計劃投入資源申請葉片回收專利。目前Iberdrola已投入100萬歐元成立BRIO專案,與西班牙的GAIKER-IK4和Tecnalia兩所研究中心,對風力機葉片回收的研究進行開發,降低裂解成本,並發展出更高品質的複合材料。


關鍵字:風力發電,資源回收,風機葉片

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