風力タービンのブレードはライフサイクルの終わりにどうなるのですか?

Aug 13, 2023

草原や風の強い海を見下ろす高さ数百フィートの塔の頂上に立つと、滑らかな白い刃が空中でゆっくりとした力強い円を描きます。 約 25 年続く風力タービンのブレードのライフサイクルは、空に描く優雅な弧と同じくらい円形になるでしょうか?

この投稿では、風力タービンのブレードを「ゆりかごから墓場まで」追跡し、より責任ある持続可能なライフサイクルのためのソリューションを探ります。 風力タービン発電機のレアアース元素の現在のライフサイクルとより持続可能な解決策について知るには、「風力タービンはどのように作られるのか?」をお読みください。

風力タービンには、基礎、タワー、電気配線、ブレード間のナセル、およびブレード自体が含まれます。 基礎と塔 (鋼鉄とコンクリート) および配線 (銅とアルミニウム) に使用される原材料は比較的安価であり、風力産業がこれらの材料の世界需要のほんの一部を使用しています。

風力タービンのブレードは別の話です。 ブレードは主にカーボンファイバー、グラスファイバー、バルサ材で作られており、風力産業はこれらの材料の世界需要のかなりの部分を牽引しています。グラスファイバーの世界需要の 10%、カーボンファイバーの 24% は風力タービンによるものです。 現在の炭素繊維やガラス繊維は製造に多くのエネルギーを必要とし、リサイクルが困難ですが、より多くの生体材料を複合材料に組み込み、新しいリサイクル技術を開発することで、その設置面積を削減できます。 また、幸いなことに、これらの強力な合成材料の製造に必要な繊維とエポキシは広く入手可能です。

一方、バルサ材の供給はエクアドルとペルーに集中しています。 軽量構造サポート用のブレードにバルサ材の需要が高いため、風力産業の需要はアマゾンの熱帯雨林伐採とバルサプランテーション農業の増加に結びついています。 2020 年までに、バルサ材の需要が供給を上回りました。 合法および違法のバルサ輸出は、影響を受けるコミュニティとの限られた協議または同意のもとで、先住民コミュニティ近くの森林景観を一変させました。

風力産業が環境正義を守り、その原材料を確実に管理するために、多くの企業がバルサを他の材料に置き換えています。 たとえば、LM Wind Power はブレードのバルサを最小限に抑え、代わりに合成プラスチックの PET および PVC フォームを使用しています。 さらに、INCA Renewtech は、ヘンプハードセルロースで作られた耐久性のあるブレード素材である BioBalsa を発明しました。 エネルギー調査会社ウッド・マッケンジーは、バルサの代わりにPETをコア材料として使用するブレードの数が2018年の20％から2023年には55％に増加すると予測している。

はい！ 良いニュースは、風力タービンの基礎、タワー、配線の鋼鉄、鉄、アルミニウム、銅、コンクリート、電子部品は完全にリサイクルできることです。 刃のリサイクルは大きな課題ですが、克服すべき重要な課題です。

2021 年に米国では、平均約 200 フィートのブレード 8,000 枚が廃止されました。 2050 年までに、世界はエネルギーの 15 ～ 18% を風力から得ている可能性がありますが、4,300 万トンの廃ブレードに対処しなければならない可能性もあります。 ブレードの埋め立ては土壌や地下水汚染の脅威にはならず、世界の固形廃棄物の流れのほんの一部に過ぎませんが、ブレードを再利用またはリサイクルする選択肢がもっとあれば、風力タービンのライフサイクルはより循環的になるでしょう。

グラスファイバーやカーボンファイバーなどの複合材料は、リサイクルするには分離する必要がある、さまざまな材料を細かくブレンドした複合材料であるため、分解するのが難しいのです。 これらの複合材料によりブレードは丈夫で耐久性があり、何十年にもわたって磨耗に耐えることができます。

現在、使用済みの風力タービンブレードの多くは埋め立て地に捨てられていますが、革新的な企業はその運命を避けるために再利用およびリサイクル技術を開発しました。 Veolia は GE と提携し、グラスファイバーのブレードを細断してセメントに変えることができます。 Carbon Rivers はグラスファイバーのブレードを織物やその他の合成材料に変えることができ、Global Fiberglass Solutions はリサイクルされたグラスファイバーを枕木やプラスチック ペレットに変えることができます。 Vestas とパートナーのネットワークは、CETEC 計画 (熱硬化性エポキシ複合材料の循環経済) を開発しました。これにより、今後 3 年間でブレードのファイバーをエポキシから分離し、そのエポキシを新しいブレードに使用できるようになります。

企業はまた、耐用年数終了後の処理を容易にしながら強度を保証し続ける、よりリサイクル可能な新しいブレード技術の開発にも着手しています。 たとえば、シーメンス ガメサは、2022 年 7 月にドイツの洋上風力発電所に史上初のリサイクル可能な風力タービン ブレードを設置しました。これには、新しいタイプのブレード エポキシ樹脂が採用されています。 ブレードを高温の酸性流体に浸漬すると、樹脂が溶解して成分が分離し、リサイクル可能になります。 同社は、2030 年までにすべての刃を完全にリサイクル可能にすることを目指しています。

州、連邦政府、企業、サプライヤー、消費者を含むすべての風力エネルギー関係者は、循環型風力エネルギー産業の責任ある持続可能な発展を推進することができます。 いくつかの戦略には次のようなものがあります。

風力タービンについて考えるとき、私たちは空高くに大きな円を思い浮かべます。 風力タービンのブレードのライフサイクルも同様に循環する可能性があります。 政府、業界、消費者の取り組みにより、私たちはさらに責任ある持続可能なブレードのサプライチェーンと耐用年数の管理に向けて動き始めています。

風力タービンはどのように作られるのでしょうか? 風力タービンが耐用年数に達するとどうなるでしょうか? これらの巨大で雄大な刃が埋め立て地に捨てられないようにするためには何が必要でしょうか? それらの原材料はどこから来るのでしょうか?また、それらが廃棄された後、それらの材料を他の有用な製品やリサイクルされた刃物に加工できるでしょうか? 持続可能で責任ある風力エネルギーのサプライチェーンに移行し、すべての材料が確実に「一周」するようにするにはどうすればよいでしょうか? 回答については、以下のリンクをクリックしてください。

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タグ:リサイクル クリーン エネルギー技術、再生可能エネルギー、再生可能エネルギーのライフサイクル、風力エネルギー、風力発電、風力タービン

著者について

チャーリー・ホフスは、マサチューセッツ州ケンブリッジで 2022 年の UCS サマー・シュナイダー・フェローを務めました。 彼女は 2022 年にスタンフォード大学で化学工学の学士号を取得し、現在スタンフォード大学で地域保健と予防研究の修士号を取得しています。 2020 年 4 月、彼女は米国の食料不安と闘うために若者を団結させ、力を与えるために活動する若者主導の組織 unBox を共同設立し、引き続き共同リーダーを務めています。

レイチェル・クリータス ポリシーディレクター

John Rogers エネルギーキャンペーン分析リーダー

マリア・チャベス エネルギーアナリスト