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文章来源：本文整理翻译自欧洲化学工业委员会（Cefic）和欧洲复合材料工业协会（EuCIA）、WindEurope推出的《Accelerating Wind Turbine Blade Circularity》，2020年5月。

本文约15000字，阅读时间约10分钟。

本报告由WindeEurope、Cefic和EuCIA通过一个关于风力涡轮机叶片回收的跨部门协作平台共同编制。本报告的目的在于：

• 1.描述风力涡轮机叶片结构和材料组成；

• 2.强调预期的复合材料废弃物量，包括风力涡轮机叶片废弃物；

• 3.绘制欧洲管理复合材料废弃物的现行条例；

• 4.介绍处理复合材料废弃物的现有再循环和回收技术，以及使用复合材料废弃物的创新应用；

• 5.为研究和创新提供建议，以进一步提高风力涡轮机叶片的循环设计。

本报告仅供一般信息使用，尽管其内容是以最大诚信原则提供的，并且基于当前可用的最佳信息，但用户应自行承担风险。对其完整性或准确性不作任何陈述或保证，作者不承担任何责任。

我们要感谢WindeEurope可持续发展工作组成员的专门审查和投入。

特别是：西门子Gamesa可再生能源、长征风电、TPI复合材料、GE可再生能源、MHI Vestas、Vattenfall、Vestas、Nordex、EDF Renuvelables、Engie和Ørsted。

目录

摘要

1. 导言

1.1 跨部门平台

1.2 目标

1.3 背景

2. 复合材料与风能行业

2.1 引言

2.2 叶片结构与材料组成 

2.3 叶片材料的未来趋势

3. 市场前景

3.1 老化的陆上风力发电机组

3.2 复合废料：跨部门的挑战

4. 立法背景

4.1 引言

4.2 复合材料废弃物分类

4.3 现行法规

4.3.1 现有的法规激励性措施——垃圾填埋禁令和税收

4.3.2 现有的法规激励性措施——生产者责任延伸

5. 废弃叶片处理方法

5.1 废弃物处理层级

5.1.1 前期预防

5.1.2 多次使用

5.1.3 调整用途

5.1.4 回收利用

5.1.5 填埋或焚烧处置

5.2 回收处理技术及技术成熟度

5.2.1 水泥共处理（水泥窑路线）

5.2.2 机械研磨

5.2.3 热解

5.2.4 高压电脉冲破碎

5.2.5 溶剂分解

5.2.6 流化床技术

5.3 总结

6. 将叶片回收提升到一个新的水平

附录A.——公开资助的项目

摘要

随着风电行业在全球范围内不断增长，以提供可再生能源，我们致力于推动循环经济，从而在产品生命周期内减少对环境的影响。为此，WindeEurope（代表风能行业）、Cefic（代表欧洲化工行业）和EuCIA（代表欧洲复合材料行业）创建了一个跨部门平台，以推进风力涡轮机叶片回收利用的方法，包括技术、工艺、废物流管理，重新融入价值链和物流。

如今，大约85%到90%的风力涡轮机总质量可以回收利用[1]、[2]、[3]。风力涡轮机的大部分部件——基础、塔架和机舱中的部件——已经建立了回收实践。然而，由于风力机叶片生产中使用的复合材料，使其回收利用面临更大的挑战。虽然存在各种回收叶片的技术，越来越多的公司提供复合回收服务，但这些解决方案尚未广泛提供，成本也不具有竞争力。

风力涡轮机叶片由复合材料制成，通过允许更轻和更长的叶片具有优化的气动外形，提高风能的性能。今天，全球有250万吨复合材料用于风能领域[1]。WindeEurope估计，到2023年（4年），大约有14000个叶片可以退役，相当于40000到60000吨。回收这些旧叶片是风电行业的头等大事。这就需要为拆卸、收集、运输、废物管理和重新融入价值链提供后勤和技术解决方案。

复合材料回收不仅是风电行业面临的挑战，也是跨行业的挑战。到2025年，叶片废料仅占热固性复合材料废料总量的10%。相对较低的复合叶片废料使得仅基于此废料流建立再循环业务具有挑战性。需要所有综合利用部门和当局的积极参与，以制定成本效益高的解决方案和强大的欧洲价值链。

现有的欧洲废物立法强调，必须发展循环经济，提高回收率，以处理不必要的废物污染，提高资源利用效率。在国家一级，德国、奥地利、芬兰和荷兰禁止复合材料填埋。法国正在考虑在其监管框架中引入一个风力涡轮机的回收目标，该目标将于2020年更新。今后可能会有更多的准则和立法的协调，这将更有效地促进泛欧叶片废物回收市场的发展。风电行业目前正在制定一项关于拆除和退役风力涡轮机的国际准则的提案。

目前，复合材料废弃物回收利用的主要技术是水泥协同处理。水泥联合处理在商业上可用于处理大量废物（尽管还不是在所有地区）。在这个过程中，矿物成分被重新用于水泥中。然而，玻璃纤维的形状在加工过程中并没有得到保持，从废物层次的角度来看，这可能是不太可取的。WindEurope、Cefic和EuCIA大力支持通过开发替代性回收技术来增加和改进复合材料废弃物的回收利用，这些技术可以产生更高价值的回收利用物，并可以生产新的复合材料。替代热回收或化学回收技术的进一步发展和产业化，可能会为建筑与施工、运输、海洋和风力发电等行业提供复合材料，并为使用寿命终止提供额外的解决方案。

欧洲需要投入更多的研究和创新，以使复合材料回收技术多样化和规模化，开发可循环利用的新型高性能材料，并设计方法以增强叶片的循环利用和回收能力。同时，必须更广泛地利用现有的处理途径，如水泥联合处理，以处理当前的废物流。最后，还应提高对与材料选择和不同废弃物处理方法相关的环境影响的科学认识（生命周期评估）。

1. 导言

风能是欧洲能源结构中越来越重要的一部分。第一代风力涡轮机现在开始接近使用寿命，并被现代涡轮机所取代。回收旧叶片是我们的首要任务，与化学和复合材料行业合作将使我们能够以最有效的方式做到这一点。

-Giles Dickson，WindEurope首席执行官

化工行业在向循环经济转型过程中起着决定性的作用，它投资于新材料的研发，使风力涡轮叶片更可靠、更实惠、更可回收。创新源于合作，我们期待着共同努力，推进风力涡轮机叶片的回收利用。

-Marco Mensink， Cefic总干事

风能行业一直在使用复合材料方面处于最前沿，因为它们对可持续能源的生产起到了重要作用。通过这次合作，我们希望树立一个伟大的行业标准，最终也将帮助其他行业的客户，例如船舶，建筑和基础设施。

-Roberto Frassine，EuCIA总裁

1.2 目标

该报告的目的是介绍在风力涡轮机叶片中使用的复合材料的回收利用状况。 该报告基于一系列调查结果，目的在于：

• 1.描述风力涡轮机叶片的结构和材料组成；

• 2.重点介绍复合材料废弃物的预期量，包括风力涡轮机叶片废物；

• 3.介绍有关欧洲复合材料废弃物的现行法规；

• 4.描述了用于处理复合材料废弃物的现有回收和回收技术，以及使用复合材料废弃物的创新应用；

• 5.为研究和创新提供建议，以进一步增强风力涡轮机叶片的循环，包括新材料和可回收利用的设计。

该报告提供了有关该主题的相关实用信息，并促进了复合材料叶片废物的可持续管理。 对此主题的研究正在进行中，随之而来的挑战是与时俱进。 如果您还有其他意见，请通过Sustainability-Platform@windeurope.org通知我们。

1.3 背景

图1、欧洲年度总安装量

资料来源：WindEurope

考虑到以下因素，未来将有越来越多的风力涡轮机退役：

• 1.风力涡轮机的标准使用寿命约为20-25年，现在某些风力涡轮机的使用寿命可以延长到35年；

• 2.重新供电的机会不断增加，即用更新，更高效的模型替换旧模型，可使风电场的电力输出增加2倍。

1990年代安装的许多风力涡轮机的功率为几百千瓦，轮毂高度在60m以下。如果用更高，功率更大的涡轮机代替，则能源收益的增加可能是可观的。确实，对欧洲100多个供电项目的分析表明，平均而言，涡轮机的数量减少了三分之一，而风电场的容量却翻了一番以上[7]。

如果各国能够为越来越多的旧风力涡轮机提供动力，那么到2023年，约有14,000个风力涡轮机叶片将退役[4]，相当于40,000-60,000吨。

风能工业致力于促进更循环的经济并确定支持这种经济的方式。 为了在生命周期方法中最大化风力发电的环境效益，需要一种可持续的方法来处理风力涡轮机的使用寿命（图2）。为此，风电行业正在积极寻找可以利用从风电场退役的材料和设备的行业和部门。风力行业希望与他们合作，以提高风力涡轮机叶片的可循环性，包括通过开发新的更易于回收的结构设计和材料。

图2、风力发电机的生命周期

资料来源：WindEurope

2. 复合材料与风能行业

退役期间地基的处理因国而异。在一些国家基础需要拆除。去除后的基础中的混凝土可以回收为骨料，用于建筑材料或道路建设。在其他国家，地基可能会部分或全部留在原地，如果拆除会导致更大的环境影响，或者如果土地所有者已指定这样做。

风力涡轮机叶片的回收利用更具挑战性，这主要是由于其生产中使用了复合材料。尽管存在可用于回收叶片的各种技术（请参阅第5章），但这些解决方案尚未广泛使用且具有成本竞争力。本节介绍涡轮叶片的结构和材料组成，重点介绍可回收性。它还探讨了旨在提高叶片可循环性的叶片设计和材料成分的未来趋势。

2.2 叶片结构与材料组成

1.增强纤维，如玻璃纤维和碳纤维。玻璃纤维是风力机叶片复合构件中的主要增强材料。碳纤维也用于风力涡轮机叶片（在翼梁中），但程度较低。与玻璃纤维相比，碳纤维具有更高的强度和刚度，具有许多优点，但其较高的单位体积成本是在风力发电行业进一步部署的关键障碍。玻璃纤维和碳纤维的混合物也存在。

2.聚合物基质，例如热固性树脂，如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、聚氨酯或热塑性塑料。

3.夹芯，例如巴沙木或泡沫，例如聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）泡沫；

4.结构粘合剂，如环氧树脂、聚氨酯（PUR）；

5.涂层，如聚酯（UPR）、聚氨酯（PUR）；

6.金属，如铜或铝布线（防雷系统）、钢螺栓。

图3、风电叶片的通用横截面

资料来源：TPI复合材料

纤维和聚合物的组合（也称为复合材料）代表了叶片材料成分的大部分（60-70％的增强纤维和30-40％的聚合物基体重量）。在许多方面，复合材料是有利的，因为它们：

• 1.在相对较低的密度（高强度重量比）下结合高抗拉强度的特性，以承受机械载荷要求并在空气动力学方面达到最佳性能；

• 2.提供抗疲劳，耐腐蚀，导电和导热的特性，这对于预期的使用寿命（20至30年）很重要；

• 3.提供设计和制造方面的灵活性，可以优化叶片的空气动力学形状，从而提高涡轮效率；

• 4.实现高产量，从而降低能源成本。

  
  

目前，风力涡轮机叶片由基于热固性聚合物的复合材料制成。这些聚合物在不可逆过程中发生交联。在抗疲劳性和机械强度方面，交联是获得所需性能的关键要求。

与热固性塑料不同，热塑性塑料不进行交联。因此，热塑性塑料可以熔化，因此更容易以简单的形状和组件回收。它们具有更容易回收的潜力，尽管叶片的结构设计复杂性使其很难。此外，与热固性塑料相比，处于可比较价格范围的热塑性塑料的机械性能，耐用性和可加工性目前限制了它们在叶片中的应用。

2.3 叶片材料的未来趋势

除了提高废物收集效率和合并废物量外，高投资成本和能源需求似乎是更大范围地实施和扩大新型复合材料回收技术的普遍限制（请参阅第5章）。目前正在进行多个项目，以通过减少相同数量材料所需的处理时间以及增加过程的材料产量来提高能源效率。

这将转化为较低的成本，并允许更可接受的能源使用，同时不抵消回收材料的好处。但是，为了使回收技术更加有效和可持续，这些技术的开发需要与材料开发相结合[10]。

材料创新应努力对叶片的生产，维护，使用寿命和环境足迹产生积极影响。欧洲技术平台表明，叶片材料的研究是重要的研究领域[1]，[11]，并将可持续性和循环利用作为一个战略问题[12]。

表1、风力涡轮机叶片材料研究领域

3. 市场前景

西班牙塔里法El Cabrito重新供电项目。2018年完成。拆卸时已经25年了，同样输出容量的涡轮机减少了87%。                      资料来源：ACCIONA

图4、欧洲陆上风力发电机组的使用年限

资料来源：WindEurope

3.2 复合废料：跨部门的挑战

预计来自风能行业的复合材料废弃物数量将继续增加（图5）。但是，风能行业产生的复合材料废弃物远少于其他行业。根据EuCIA的估计，到2025年风能将产生66000吨热固性复合材料废弃物。这仅占热固性复合材料废弃物估计总量的10％（不到热固性塑料和热塑性塑料相结合的估计复合废物总量的5％）。其他复合材料废弃物产生部门是建筑和建筑，电气和电子，运输，海洋，生产废料，航空，消费以及罐管部门。

图5、复合废物产生–行业趋势（千吨/年）

关键假设：风力复合材料的平均寿命为20年。风力复合材料商业应用的第一年预测是从2000年开始。该分析基于JEC提供的复合材料全球生产数据，并假设全球复合材料生产量与全球复合材料消费量相同（仅基于热固性塑料）。它进一步假设，由于欧洲（包括土耳其）的国内生产总值为22%，欧洲的复合材料消费量占全球复合材料消费量的22%。某些细分市场的外推是不确定的，因此总路线的外推不超过2025年。

资料来源：EuCIA，2020

复合材料回收是一个跨行业的挑战，而不仅仅是风能行业的挑战。 实际上，复合风电叶片废料使建立基于这种废料流的回收业务成为一项挑战。 所有使用复合材料的部门必须共同努力，为复合材料废物的总量找到具有成本效益的解决方案和价值链。 如上所述，风能行业已经与Cefic和EuCIA合作。

4. 立法背景

4.2 复合材料废弃物分类

• 07 02 13，来自有机化学过程的废塑料；

• 10 11 03，来自热处理的废玻璃纤维材料；

• 10 11 12，废玻璃，但不包括 10 11 11 来自热处理的；

• 10 11 99，热处理没有另行规定的废物；

• 12 01 05，对金属和塑料进行成型和物理机械表面处理后产生的塑料屑和金属屑。

国家主管部门需要确保将正确且适用的法规应用于叶片废料。 这将确保有效的单独收集和分类，并有助于确定适当授权的废物处理方案。 拥有可以提供大量单一清洁复合材料的废物流，可以提高所选废物处理方案的效率。 但是，如上所述，复合材料废弃物通常被分类为塑料废物。 因此，它可能会与其他类型的塑料混合。 具有不同的废物分类也可能会限制整个欧洲的回收复合材料市场的潜力。

4.3 现行法规

在国家一级，有四个国家在其废物立法中明确提到复合材料废弃物：德国、奥地利、荷兰和芬兰。这些国家禁止将复合材料填埋或焚化（请参阅下面的国家案例研究）。法国正在考虑在其监管框架中引入风力涡轮机的回收目标（将于2020年更新）[15]。

如果设计合理且正确实施，则垃圾填埋禁令或税收可以推动改变工业惯例。他们可以劝阻处置，并刺激更多的循环解决方案。

在将复合材料废弃物的回收成本与风力涡轮机叶片废弃物的垃圾掩埋税水平进行比较时，某些国家的税收水平被认为太低，无法触发向更多循环利用的实质性改变。

会员国使用了垃圾掩埋禁令和/或税收来鼓励避免对不同类型的废弃物进行垃圾掩埋。

德国：2009年开始实施一项禁止直接填埋有机物总含量高于5%的废物的禁令。考虑到叶片包含有机部分（由于树脂将玻璃纤维粘合在一起），不能填埋。为了应对这一法规限制，开发了一种技术解决方案，用于处理大量玻璃纤维增强聚合物废物，称为“水泥窑路线”或水泥共处理。在德国北部建立了一个水泥协同处理厂，该厂每年使用约15,000吨复合材料废弃物，其中10,000吨来自风力涡轮机叶片。该工厂的总产能为30,000吨/年。成本约为150欧元/吨（入场费）。

荷兰：根据《国家废物管理计划》的第三版，“原则上”禁止对复合材料废弃物进行填埋。但是，如果替代处理的成本高于200欧元/吨，则风电场运营商可以从“豁免”中受益。根据WindEurope进行的一项调查，在荷兰，机械回收风力涡轮机叶片的成本在500-1,000欧元/吨之间，包括现场预切割，运输和加工。机械回收本身的成本在150-300欧元/吨之间。这意味着仍然要进行填埋。

无论此类法规是否影响复合材料废弃物，风电行业都力求避免按照欧盟废弃物等级（图6）填埋处理叶片废弃物。它正与其他复合材料用户一起积极寻找回收替代品。

生产者责任延伸（EPR）是一项政策，已被其他部门用来推动工业实践的变革。生产者对消费后产品的处理或处置负有重大的财务和/或物质责任。例如，根据《废弃电气和电子设备指令》（2012/19/EU），目前电子和电气设备存在EPR。自2014年以来，光伏行业也采取了类似的计划。

英国：光伏循环分销商回收计划（DTS）已获得政府的全面认证，使英国分销商（即任何为私人家庭销售光伏电池板的组织）能够以合理的成本，通过全面的支持系统履行其收集和回收义务。这意味着任何经销商必须有一个程序，以收回光伏废物。分销商可以选择建立自己的免费回收操作或加入光伏循环分销商回收计划。

在其他行业，EPR是通过使用环境产品声明（EPD）来考虑的。这些声明提供了有关材料组成和生命周期评估的信息，还可以提供结构拆卸和回收选项。例如，在建筑和建筑部门建立了环保署的使用。有一个欧洲标准描述了这些文件的“核心规则”（UNE EN 15804:2012+A1:2014建筑工程可持续性-环境产品声明-建筑产品类别的核心规则）。

在法国和德国，已经讨论了风电行业的EPR（见下文国家案例研究）。一般来说，风力涡轮机叶片是非常大的结构，因此，与电池、计算机和光伏电池板不同，它们不太可能与当地/城市废物流混合。这已经在WEEE指令中得到认可，因为风力涡轮机被视为“大型固定安装”。

法国：公正和生态过渡部委托进行了一项关于风力涡轮机循环利用的研究。该报告于2019年10月发布，建议引入叶片EPR[16]。EPR责任已经存在于14个领域，包括报废车辆、报废船舶、轮胎和未使用的医疗药品。

2020年2月10日通过的新《循环经济法》将环保责任延伸至玩具、香烟、医疗用纺织品和建材等新产品。风力涡轮机叶片不包括在这个新的清单中。认为风力机叶片的EPR对提高叶片的循环利用率是无效的。相反，当局和业界的共同努力被认为更有可能取得成功。

德国：UBA（联邦环境局）委托开展了一项关于风力涡轮机退役和废物管理的研究。研究结果提出建议在德国建立有效的拆卸系统[3]。这一假设除其他外，还可能包括原始设备制造商（OEM）产品责任的特定要素，包括：

• 1.关于叶片材料组成的信息和标签义务；

• 2.单独处理，以确保回收物和替代燃料的质量；

• 3.高质量回收或保证处置安全的义务；

• 4.包括制造商的知识和适应产品相关技术变化的加工技术；

• 5.处置过程中处置成本和组织义务的相关分配。

然而，该报告也强调了以下挑战，反对引入叶片的具体产品责任：

• 1.许多风力涡轮机制造商在欧洲各地都很活跃。德国有可能实施单独的监管，但与欧盟内部市场的基本理念相悖；

• 2.所收集数据的格式和储存地点（制造商、经营者、当局）以及竞争相关性；

• 3.叶片的使用寿命长是个人产品责任的障碍；

• 4.关于[玻璃纤维增强聚合物/碳纤维增强聚合物]的处置选择的讨论也扩展到由这种材料制成的其他产品，可能必须更具体地针对材料流动而不是产品。

目前，德国还没有关于这一问题的立法倡议。UBA正在进行另一项关于“开发叶片退役和回收标准”的研究。这项研究将从2020年开始，为期20个月。

5. 废弃叶片处理方法

处理层级

图6、可持续叶片废弃物处理的层次等级

资料来源：ETIPWind 

风力发电行业致力于按照废物等级进行可持续的废物管理。第一步是在设计中设计替代零部件来预防叶片浪费。例如：

• 1.减量，从而减少需回收的材料； 

• 2.降低故障率，延长设计使用寿命；测试和认证在这里起着至关重要的作用。在现场看到的叶片故障并不总是在测试阶段发生的，因为对于大型叶片（>50米），过去的标准不是最新的。最新的测试和认证标准，如DNVGL-ST-0376和即将到来的IEC 61400-5，有着更好的设计潜力；

• 3.设计易于升级现有叶片到新的型式，例如分段/模块化叶片。但是这些目前并不是标准设计。

5.1.2 多次使用

在需要废物处理之前，叶片应该尽可能长时间地使用和重复使用。为了尽可能接近理论设计使用寿命，需要将叶片进行例行维护和保养。为了延长叶片使用寿命，结合现场检查和叶片调试后的维护工作，必须对叶片进行“剩余使用寿命评估”（一种使用SCADA数据或数据类型进行疲劳负荷分析的方法）。这可能会导致对某些区域的修复和加固。DNV-GL已经制定了延长风机寿命的标准（DNVGL-ST-0262）。而且，国际电工委员会（IEC）目前正在为风能资产的寿命管理和寿命延长制定标准（IEC TS 61400-28）。现在有一些欧洲和北美公司已经建立了销售翻新涡轮机和组件的业务。

5.1.3 调整用途

重新调整用途是废弃物处理层次结构中的下一步。这意味着将部分现有的叶片重新用于不同的应用，通常其价值要低于原始叶片。例如：

• 1.重复使用叶片用于游乐场或街道长椅等[17]-[20]；

• 2.叶片的特定结构部件也可以重新用于建筑结构，例如自行车停放处[21]， 桥梁（丹麦，尚未建造）[22]，人行道，建筑再利用[23]等。

但是，迄今为止这些重新使用的示例只是示范项目，这些示范项目不太可能成为未来预期的大规模解决方案。

 游乐场                                                                     公园长凳

以A29叶片为主要梁的人行天桥概念设计，Re-Wind研究项目[24]

丹麦奥尔堡的自行车棚

图7、重新使用叶片的示例

资料来源：Superuse Studios, Re-Wind and Port of Aalborg, Denmark

5.1.4 回收利用

如果无法重新调整用途，则下一个选择是回收利用。回收利用是指叶片成为具有相同或不同功能用途的新产品或新材料。回收利用需要能源和其他资源，以便将叶片的废弃物转化为其他材料。回收处理是指在去除所有可再次使用的单独成分后，将废弃物转化为燃料或热能。第5.2节描述了现有的复合材料废弃物回收利用技术。现在越来越多的公司提供复合材料回收利用服务。地区相关活跃的回收公司的指示性清单，您可以与WindEurope联系咨询。

a）FiberEUse –基于报废的纤维增强复合材料的再利用，大规模展示新的循环经济价值链

整流罩工具支持（汽车），Maier

现代城市家具，DesignAustria   

浴室家具，Novellini

资料来源：FiberEUse (H2020-CIRC-01-2016-2017, GA nº 730323) 

b）将来自风力涡轮机叶片的机械回收纤维作为短增强纤维添加到混凝土中

                         预制混凝土乐高积木                                                                                 预制混凝土沙井模块

新泽西预制混凝土路障

资料来源：Courtesy of TECNALIA

c）隔音屏障 

图8、基于再生叶片复合材料的产品示例（演示项目）

资料来源：Miljoskarm

5.1.5 填埋或焚烧处置

通过填埋或焚烧处理叶片而不进行能量回收的方式，这是最不受欢迎的废物处理方法，因为没有材料或能量回收。

5.2 回收处理技术及技术成熟度

目前回收复合材料废料的主要技术是通过水泥协同加工，也称水泥窑路线。复合材料也可以通过机械研磨、热（热解、流化床）、热化学（溶剂分解）或机电（高压脉冲破碎）处理技术或这些技术的组合来回收或提取。这些技术虽然在不同的技术成熟度水平上可用，但是并非所有技术都在工业规模上可用。如下面将描述每种现有处理方法的技术成熟度水平（TRL）[1]。不同回收技术对纤维质量（长度、强度、刚度特性）的影响也各不相同，从而影响再生纤维的应用。

风电行业正在推动回收技术的开发和产业化，为所有复合材料使用部门提供额外的寿命终结解决方案。因此，风电行业参与了许多研发项目（见附录A）。

以下将分别介绍这些回收技术。

5.2.1 水泥共处理（水泥窑路线）

在水泥协同处理中，玻璃纤维作为水泥混合物（水泥熟料）的一部分被回收。聚合物基质作为该过程的燃料（也称为废弃物衍生燃料）燃烧，从而减少了水泥产品的碳足迹。水泥协同处理为复合材料废弃物提供了可靠且可放大的途径。它也有一个简单的供应链。风力涡轮机叶片可以在拆卸地点附近分解，从而便于运输至加工设施。虽然它在成本效益和效率方面非常有前途，但在这一过程中，玻璃的纤维形状消失，因此不能再应用于其他复合材料的制备。

5.2.2 机械研磨

机械研磨由于其高效、低成本和低能耗而成为一种常用技术。但是，此方法却大大降低了回收材料的价值。用此方法回收的产品，短纤维和基体粉末可以分别用作增强材料或填充材料。对于在热固性复合材料中的应用，通常作为填充材料，由于机械性能的下降，填充材料的掺入量极为有限（小于10%）。对于在热塑性复合材料中的应用，通常作为增强材料，纤维成分的变化和树脂颗粒的污染等对增强热塑性树脂的制造速度和热塑性树脂的质量有负面影响。如果分离和拆卸过程得到升级，负面影响可以最小化，再生纤维的再利用一直可以用到完全没有保留价值的情况。

5.2.3 热解

热解是一种热回收技术，它以灰分的形式回收纤维，以碳氢化合物的形式回收树脂基体。尽管在各种工业化回收技术中，热解是对再生纤维价值损失最小的，但仍然存在价值损失。树脂基体被制成气或油，用作燃料或化学品。纤维表面常因高温而受损，导致力学性能下降。热解需要很高的投资和运行成本[25]。

经济可行性取决于从基体获得的化学品的规模和再利用价值。到目前为止，这种回收技术只对碳纤维经济可行。然而，由于叶片中碳纤维增强复合材料的用量还很少，目前尚未大规模实施。随着下一代巨型叶片的发展，轻量化和机械性能的要求将提高碳纤维复合材料的使用量，市场容量可能会相应增长。

5.2.4 高压电脉冲破碎

高压电脉冲破碎是一种利用电能将基体与纤维有效分离的机电回收技术。然而，只有短纤维可以从工艺中回收，获得高质量的纤维需要高水平的能量，这一问题可以通过以更高的速率运行来解决。与机械研磨相比，获得的纤维质量更高、纤维更长且更清洁[25]。

5.2.5 溶剂分解

溶剂分解是一种化学处理，其中溶剂（水、醇和/或酸）用于在特定温度和压力下破坏树脂大分子键。由于溶剂、温度和压力的选择范围广，溶剂分解会产生许多可能性。与热回收技术相比，溶剂分解法需要较低的温度来降解树脂，从而降低了纤维的降解率。用超临界水溶解似乎是最有前途的技术，因为纤维和树脂都可以在不影响其机械性能的情况下回收。溶剂分解法易于放大，但投资和运行成本很高，并且仍然处于相对降低的技术成熟度TRL。

到目前为止，只有碳纤维是通过溶剂分解回收的。然而，由于碳纤维增强复合材料的量较低，目前还没有大规模实施。随着下一代巨型涡轮发展，碳纤维复合材料用量提高，市场容量可能相应增长。

5.2.6 流化床技术

该方法的独特之处在于它可以处理混合材料（例如，涂漆的表面或泡沫芯），因此特别适合于对寿命报废品的回收。

5.3 总结

上文指出，尽管存在各种技术来回收风力发电叶片中的玻璃纤维和碳纤维，但这些技术仍未具有工业规模和成本竞争力。在许多情况下，再生材料在价格上竞争过原始材料。例如，原始玻璃纤维的价格1-2欧元/千克，这使得回收纤维成为独立产品的经济竞争力相当低。然而，预计将整个复合材料回收成不同化学品将是一条可行的途径。这是基于对热解油和通过气化获得的化学品的回收，气化正在其他大容量部门和价值链（即塑料废物）中进行。

图9、复合材料回收技术的估计相对成本和价值

资料来源：Bax & Company and ETIPWind

目前，复合材料废弃物回收利用的主要技术是水泥协同处理。WindEurope、Cefic和EuCIA大力支持通过开发替代回收技术来增加和改进复合材料废物的回收利用，这些技术可以产生更高价值的回收利用物（包括树脂和纤维），并能够生产新的复合材料。热回收或化学回收技术的进一步发展和产业化可能为复合材料使用部门（包括风电行业）提供额外的寿命终止解决方案。

风叶的最佳策略是结合设计、测试（根据最新标准减少维修和故障率）、维护、升级（例如加固）和适当的回收技术以确保材料在其整个使用寿命内的最大价值得到恢复。它还应系统地允许将材料用于相同或相似的目的（例如，允许聚合物基体恢复为单体，并避免在过程中损坏纤维）。充分了解设计过程中材料选择的相关环境影响，以及通过生命周期评估在寿命结束时采用的不同废物处理方法，也有助于确定适当的回收策略。

6. 提升叶片回收利用水平

• 1.需要增加研究与创新（R＆I）资金，以实现复合材料回收技术的多样化和规模化。

• 2.研发资金还应专用于开发具有增强循环性的新型高性能材料（设计寿命更长、重复使用/再利用以及“从中回收”的方法）。

• 3.还应提高对与设计过程中选择材料以及报废时使用不同废物处理方法相关的环境影响的科学理解（生命周期评估）。

欧洲风能技术平台（ETIPWind）制作了有关叶片回收的小册子[1]，该小册子为政策制定者提供了R＆I建议，如下表所示。SUSCHEM的《战略创新和研究议程》 [10]提供了进一步的R＆I建议，尤其是在设计方法方面。

（全文完）

附录A.——公开资助的项目

附录A.——出版物（略）

报告全文链接：

https://windeurope.org/wp-content/uploads/files/about-wind/reports/WindEurope-Accelerating-wind-turbine-blade-circularity.pdf

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