Snart kommer den första generationen vindkraftverk att fasas ut. Men frågan är vad man ska göra av materialet? På forskningsinstitutet RISE undersöker man nya metoder för att återvinna vindkraftsbladen och skapa en mer cirkulär designprocess
– Vindkraft bidrar till omställningen till förnybar el, men det är få som har tänkt på vad som händer när vindkraftverken ska tas ur bruk, säger Cecilia Mattsson, forskare på RISE.
Inom fem år kommer cirka 36 000 turbinblad i Europa att behöva återvinnas, vilket är komplicerat. Vindkraftsbladen är konstruerade av ett sammansatt material, glasfiberhärdplastkompositer (GFRP), som består av ett olösligt 3D-nätverk av glasfiber och plast. Tidigare har det varit tillåtet att skicka bladen till deponi, men ett EU-direktiv stoppar nu den möjligheten.
FORSKNING OM ÅTERVINNINGReComp – Cirkulära strömmar från glasfiberkomposit, finansierad av Vinnova med partners.Rekovind – Kemisk återvinning av glasfiberkomposit från vindturbinblad, finansierad av Energimyndigheten och VindForsk.Läs mer på ri.se
Under de senaste tjugo åren har stora resurser lagts på att utveckla mekanisk återvinning av GRFP. Studier har visat att 10–20 procent av den återvunna glasfibern kan ersätta nytillverkade glasfiber. Men komposittillverkarna använder inte den återvunna glasfibern eftersom ny glasfiber än så länge är billigare och har bättre prestanda.
– Få företag är intresserade av att satsa på återvinning av vindturbinbladen eftersom den ekonomiska potentialen är för låg. I långa loppet leder det till att det skapas enorma mängder av uttjänta vindturbinblad. Det är en stor utmaning att få in de här materialen i kretsloppet igen, säger Cecilia Mattsson.
Kompositen löses upp
Cecilia Mattsson och hennes kollegor på RISE forskar på en kemisk återvinningslösning, solvolys, som i framtiden kan bidra till ökad kunskap om hur vindturbinbladen kan återvinnas i större utsträckning. Genom solvolys kan glasfiberkompositen lösas upp och glasfiber och plast separeras. I processen används vatten som under högt tryck och temperatur får unika egenskaper och fungerar som ett organiskt lösningsmedel som kan diffundera in kompositen, vilket möjliggör att de kemiska bindningarna mellan fibrer och plast löses upp.
– Målet är sedan att återanvända den återvunna glasfibern och kemiska byggblock från plasten till nya produkter. Glasfibern kan få nytt liv som fiberförstärkning i kompositer eller som råvara till cement, isolering och glas. De bildade kemiska byggblocken kan användas för att tillverka nya termoplast och härdplaster eller användas som drivmedel i bensin. På detta sätt kan vi minska vårt beroende av fossil olja och få ett ökat utnyttjande av dagens materialresurser, säger Cecilia Mattsson.
Ättiksyra löser upp
Kemisk återvinning är en väg, men det finns även andra attraktiva lösningar för att få mer hållbara vindturbinblad.
– Idag pågår det forskning på nya mer återvinningsbara härdplaster. De har optimerats för att lättare släppa från glasfibern. Man kan till exempel använda varm ättiksyra för att frigöra fibrerna istället för dagens tuffa kemiska metoder.
Cecilia Mattsson är också projektledare för ett internt projekt på RISE, där kunskap byggs upp för att kunna stimulera företagen till en mer cirkulär design av framtida kompositer. Då ska livscykelperspektivet finnas med från första början.
I flera länder i Europa har man i liten skala börjat använda vindturbinbladen som konstruktionsmaterial.
I Nederländerna har vindturbinblad använts för att bygga parkbänkar, busshållplatser och lekplatser.
– Kompositen är hållbar och underhållsfri. Används de vid byggnationer så kan de ersätta cement och betong och på det sättet minska koldioxidutsläppen som görs när sand aktiveras till cement.
Kan ersätta cement och betong
Det är dock en bit kvar innan vi lär se återvunna turbinblad i Sveriges städer, menar Cecilia Matsson:
– Vi behöver designa dagens kompositer för återvinning och cirkulär återanvändning. Genom att väcka intresse hos dagens aktörer i hela värdekedjan – från komposittillverkare till återvinningsaktörer – och stimulera nya entreprenörer som vågar satsa på dessa utmaningar kan vi tillsammans göra kompositåtervinningen till en fungerande verklighet.
Europeisk atlas visar hur vinden beter sig
Den nya europeiska vindatlasen (Newa) bygger på simulerade vindförhållanden under de senaste 30 åren från hela Europa inklusive stora havsområden. Vindatlasen kan till exempel användas för att ta reda på var det är bäst att placera ett vindkraftverk eller för forskning om hur vinden beter sig på olika platser.
– I Sverige kommer vi att använda Newa främst i vår forskning för att förstå hur vindförhållanden över skog fungerar, berättar Stefan Ivanell på Uppsala universitet som är en av de svenska forskare som är med och tar fram vindatlasen.
I Newa kan man göra resursberäkningar, ladda ned data och zooma in områden på detaljnivå. Man kan välja att få data för utvalda områden, höjder och tidsperioder. Det finns olika användarnivåer som är anpassade för olika yrkeskategorier som forskare, vindkraftsutvecklare och elsystemoperatörer. Databasen kommer också att innehålla data från flera stora fältexperiment som genomförts under projektet.
Så kan vindkraftens variationer hanteras
Elsystemens förmåga att hantera variabilitet spelar en avgörande roll för hur stor del av lasten som kan försörjas av förnybar el.
Lisa Göransson på Chalmers har undersökt hur elsystemets sammansättning påverkas av hur variationerna i förnybara energikällor hanteras. Hennes studier visar att för regioner med goda förutsättningar för solelproduktion är batterier och strategiska kopplingar till transportsektorn lämpliga lösningar för att hantera variationerna.
För regioner med stor vindkraftsproduktion är det dock bäst att hantera variationerna genom strategiska kopplingar till industri- och värmesektorn, till exempel i kombination med kraftvärme med värmelager eller vätgasproduktion med lagring. Projektet ger svar på hur det går att kostnadseffektivt öka andelen sol- eller vindelsproduktion i olika typer av elsystem.
Marie Kofod-Hansen
