到2025年，將迎來(lái)中國(guó)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。

公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國(guó)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(zhǎng)至7.4萬(wàn)噸，在不到十年間，退役葉片產(chǎn)生的固廢規(guī)模增長(zhǎng)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(guó)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(lái)越高的關(guān)注。但是，目前風(fēng)光設(shè)備再制造、再利用市場(chǎng)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。

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(guò)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(guò)去簡(jiǎn)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(guó)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(kāi)辟了新方向。

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(chǎng)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)模化消納，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(wú)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。

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(guò)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(guò)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)。

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(chǎng)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(zhǎng)途運(yùn)輸成本。

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(guò)高，通過(guò)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(guó)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(kāi)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。

到2025年，將迎來(lái)中國(guó)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。

公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國(guó)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(zhǎng)至7.4萬(wàn)噸，在不到十年間，退役葉片產(chǎn)生的固廢規(guī)模增長(zhǎng)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(guó)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(lái)越高的關(guān)注。但是，目前風(fēng)光設(shè)備再制造、再利用市場(chǎng)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。

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(guò)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(guò)去簡(jiǎn)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(guó)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(kāi)辟了新方向。

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(chǎng)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)模化消納，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(wú)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。

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(guò)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(guò)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)。

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(chǎng)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(zhǎng)途運(yùn)輸成本。

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(guò)高，通過(guò)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(guó)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(kāi)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。