Recycling of Wind Turbine Rotor Blades - Fact or Fiction?

Recycling of Wind Turbine
Rotor Blades - Fact or Fiction?
Recycling von Rotorblättern aus
Windenergieanlagen – Fakt oder Fiktion?
H. Albers, S. Greiner, Hochschule Bremen – Institut für Umwelt und Biotechnik
H. Seifert, U. Kühne, Hochschule Bremerhaven – Institut für Windenergie (fk-wind)
H. Albers
EXTERNAL ARTICLE
ENGLISH - DEUTSCH
1. Introduction
1. Einleitung und Problemstellung
In the last two decades the development of grid connected
wind turbines (WT) to effective power stations has become
one of the most economic renewable energy sources. Thanks
to the politically and legally introduced support (e.g. the
Renewable Energy Act EEG in the year 2000) the development of the wind energy technology increased extremely in
the last 10 years. In the next years the question will arise
where the turbines and its materials will be stored if old wind
farms are repowered or have to be dismantled due to damages beyond repair. In general it can be noted that nobody
seriously paid attention to this topic in the last decade.
In den letzten zwei Jahrzehnten ist mit der Weiterentwicklung
der Windenergieanlagen (WEA) zu einer leistungsfähigen
Energieerzeugungstechnologie eine auch wirtschaftlich interessante Nutzungsmöglichkeit des Windes als eine der
wesentlichen regenerativen Energiequellen entstanden. Mit
Hilfe der politischen und gesetzlichen Unterstützung (z.B. Inkrafttreten des Erneuerbaren Energie-Gesetzes (EEG) im Jahr
2000) hat sich die Technologie seit etwa 10 Jahren rasant entwickelt. In den nächsten Jahren rückt beim Ersatz von Altanlagen durch leistungsfähigere WEA (z.B. im Rahmen von Repowering) oder bei Schäden auch die Frage des Verbleibs der
abgebauten Anlagen und Materialien verstärkt in den Blickpunkt. Allgemein kann festgestellt werden, dass dieser Frage
aufgrund des Aufstellungsbooms im letzten Jahrzehnt bisher
wenig Aufmerksamkeit geschenkt worden ist.
As the components of these old wind turbines usually are to
be treated as waste, it has to be resolved how and in which
way the industry gets rid off the material of the wind turbines’ components, in a material or an energetic way, respectively. Or will it just be disposed.
“Green technologies” such as wind energy imply the demand
for practical ecological solutions offered by the industry concerned. Obviously this was not the case up to now. Therefore,
the authors started to address these questions and show possible future options in a study which has been supported by
the Federal State of Bremen.
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Da die Bestandteile der Altanlagen in vielen Fällen als Abfall
anzusehen sind, stellt sich die Frage, wo und wie die Bauteile
und Komponenten entsorgt werden können: stoffliche oder
energetische Verwertung oder doch nur Beseitigung.
Man kann sicherlich von solchen „Grünen“ Technologien
auch verlangen, dass zu diesem Thema frühzeitig praktikable
Lösungsansätze seitens der Industrie angeboten werden.
Hauptbaugruppe
Component
Fundament
Foundation
Turm
Tower
Triebstrang
Drive train
Generator
Generator
Elektronikbauteile
Electronics
Gondel, Rotorblätter
Nacelle, rotor blades
Materialzusammensetzung
Material
Stahlbeton
Concrete / steel
Stahl mit Beschichtung
Coated steel
Gusseisen, Stahl, Öle
Cast iron, steel, lubricants
Entsorgungsmöglichkeiten
Disposal route
Baustoffrecycling
recycling of building materials
Metallschrott in Stahlwerke
Scrap metal for steel mills
Werkstoffliche Verwertung oder
Wiederaufarbeitung
Material recycling or reprocessing
Gusseisen, Kupfer, Elektronik
Werkstoffliche Verwertung oder
Cast iron, copper, electronics
Wiederaufarbeitung
Material recycling or reprocessing
Kabel, Steuerungseinheiten
Stoffliche und energetische Verwertung
Cable, switch boards
Material and energetic recycling
GFK, Metall, Sandwichmaterial
Verbrennung, Ablagerung
Fibre composites, sandwich core, metals Incineration, recycling (metals only),
disposal
Fig. 1:
Abb. 1:
2. Components of a WT and Estimation of Expected
Amount of Waste
In Germany detailed numbers of the turbines installed are
available at DEWI and ISET, sorted according to type, rated
power and year of commissioning (DEWI, 2008 / ISET, 2008).
These statistical numbers combined with typical shares of
materials per components and the service life expectancy of
the turbines result in the annually expected amount of waste.
2.1 Components of a WT
A wind turbine can be divided into main components and its
material composition as depicted in Tab. 1. Special types of
towers such as concrete towers are unconsidered in this simplified evaluation.
Knowing the numbers of turbines available and the routes of
disposal in the economic circulatory system, it is foreseeable
that in particular problems will arise for recycling the large
composite components such as rotor blades and nacelle
housings. The expiration of the temporary regulation of the
urban waste (TA-Si, 1993) in Germany in July 2005 even
increased the problem. Since then, the landfilling of these
materials on disposal sites is forbidden due to the high share
of its organic portions.
Tab. 1:
Tab. 1:
Main components,
materials composition and disposal
route of wind turbines
Hauptbaugruppen,
Materialzusammensetzungen und
Entsorgungsmöglichkeiten von WEA
Cross section of a rotor blade
Querschnitt eines Rotorblatts [NOI; fk-wind, 2007]
Nach unserer Einschätzung ist dieses zum jetzigen Zeitpunkt
nicht der Fall. Deshalb haben die Autoren in einem vom Land
Bremen geförderten Vorhaben versucht, den Stand der Dinge
aufzuarbeiten und zukünftige Optionen aufzuzeigen.
2. Aufbau von WEA und Abschätzung der zu erwartenden
Abfälle
In Deutschland sind genaue Zahlen zu den aufgebauten Anlagen nach Aufbaujahr, Anlagentyp und Leistungsklasse sowie
Angaben zu den abgebauten Anlagen seitens des Deutschen
Windenergie-Instituts DEWI und des Instituts für Solare
Energietechnik ISET verfügbar (DEWI, 2008 / ISET, 2008). Aus
den Angaben sind bei Annahme von typischen Baugruppenzusammensetzungen und der erwarteten Lebensdauer der
Anlagen am Aufstellungsstandort die zu erwartenden Abfallmengen abschätzbar.
2.1 Aufbau einer Windenergieanlage
Eine Anlage kann, wie in Tab. 1 aufgelistet, in die nachfolgenden Hauptbaugruppen und Materialzusammensetzungen
eingeteilt werden. Sonderformen wie z. B. Betontürme
bleiben allerdings bei dieser vereinfachten Betrachtung unberücksichtigt.
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Fig. 2:
Abb. 2:
Fig. 3:
Abb. 3:
This places special emphasis on the search for possibilities to
recycle these materials. For all other main components the
dismantling might be difficult in some cases, however, the
waste management can be treated in existing plants.
The Fig. 1 and 2 show the principal cross section of a rotor
blade structure and the dimensions which have to be considered. As a composite structure the rotor blade consists of various materials with different functions: Especially the glass
fibres on a mineral basis, the organic resins, and the core
materials with the potential to contain pollutants such as
PVC. The increasing length of the rotor blades to be dismantled in the future also will increase the problems concerning
logistics and disposal routes.
2.2 Estimation of Expected Amount of Waste
For typical wind turbines the rotor diameter is related to its
installed power. Fig. 3 shows the statistical evaluation of the
mass of serial produced rotor blades versus the diameter of
the rotor. For most of the similarly constructed rotor blades
the shares of the different material components can be
derived from this relation.
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Street transport of a rotor
blade with a length of about
55 m.
Transport eines Rotorblatts
mit ca. 55 m Länge auf der
Straße [fk-wind, 2007]
Rotor blade mass versus
rotor diameter
Beziehung zwischen Rotordurchmesser und der Masse
eines Einzelblatts [fk-wind
Datenbank; 2007]
Bei Kenntnis der zur Verfügung stehenden Anlagen und der
Entsorgungswege in der Kreislaufwirtschaft ist abzusehen,
dass es insbesondere für die großen Bauteile aus Glasfaserverstärkten Kunststoffen, also der Gondeln und der Rotorblätter, Entsorgungsprobleme geben kann. Dies hat sich
durch das Auslaufen der Übergangsregelungen der TA Siedlungsabfall (TA-Si, 1993) im Juni 2005 verstärkt. Die Ablagerung solcher Materialien auf Deponien ist wegen zu hoher
Organik-Anteile seither nicht mehr möglich.
Damit rückt die Suche nach Möglichkeiten für diese Materialgruppe in den Vordergrund der Überlegungen. Bei allen
anderen Hauptbaugruppen kann die Demontage im Einzelfall
zwar auch ein erhebliches Problem darstellen, die Entsorgung
kann aber im Wesentlichen in vorhandenen Anlagen erfolgen.
Die Abb. 1 und 2 zeigen den prinzipiellen Aufbau eines Rotorblatts im Schnitt und die Dimensionen der Größe, die zu
berücksichtigen sind. Das Rotorblatt besteht als Misch-Bauteil aus sehr verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen
Funktionen: Zu nennen sind insbesondere GFK als mineralischer Grundstoff, die Harze als organische Inhaltsstoffe,
die Kunststoffe als organische Inhaltsstoffe mit Schadstoffpo-
A rough estimation gives about 10 kg of rotor blade material
per 1 kW installed power for an average turbine.
Starting from the installed capacity in the past and from the
predicted data of the WindEnergy study the amount of rotor
blade material which has to be disposed in the future can be
calculated by “recalibrating” power to blade mass and shifting the curves 20 years to the right. Fig. 4 shows the total
rotor blade masses and the shares of material composition
for Germany. The expected amount worldwide is depicted in
Fig. 5.
Both figures show that at the moment the amount of rotor
blade material which has to be disposed of annually is still
small, however, it will increase strongly within the next few
years and will reach a respectable amount of 20,000 Mg/a in
Germany by the year 2020. If this is compared against the
waste which is produced by an average citizen with 200 kg per
year (BMU, 2006) the rotor blade material represents the
amount of waste of 100,000 citizens in the same year. This
population represents a medium sized rural district in
Germany. The main problem, however, are not the absolute
masses, but the installation of practical and sustainable routes for the
disposal.
3. Disposal Routes for Rotor
Blades
On principle there are different
options for the disposal of waste
according to German law (KrW/AbfG, 2007):
-
-
On one hand the disposal: e.g.
on landfills and in incineration
plants
On the other hand the utilization: e.g. the energetic utilization
(also in incineration plants) and
the different possibilities for the
substantial utilization.
In each case the German legislator
requires in article 5, para 5 that the
environmentally friendlier route of
disposal has to be taken.
Fig. 6 demonstrates these different
routes. It should be taken into consideration in particular that - as
already mentioned above - the disposal on landfills is not available anymore due to the amount of organic
components in the rotor blades such
as sandwich material from wood or
plastic, resin and filler as well as
coatings of about 30 per cent of the
blade mass. This amount clearly
exceeds the admissible limit of 5 per
cent according to the waste disposal
act in Germany, which does not
make any allowance for the inertness of the material and absence of
leaching and decomposition.
tenzial (insb. PVC). Aus der Länge der Blätter in der Größenordnung von über 50 m erwachsen zukünftig Probleme aus
logistischer und entsorgungstechnischer Sicht.
2.2 Abschätzung der zu erwartenden Abfälle aus Rotorblättern
Ausgehend von den Leistungsklassen der WEA in Megawatt
können typische Rotorblattdurchmesser zugeordnet werden.
Obwohl je nach Hersteller und Baujahr unterschiedliche Blattaufbauten verwendet werden, lassen sich doch Beziehungen
zwischen dem Rotordurchmesser und der Blattmasse sowie
dem Materialaufbau herstellen. (Abb. 3)
Überschlagsweise lässt sich folgende Beziehung ableiten:
1 kW installierte Leistung benötigt im Mittel etwa 10 kg Rotorblattmaterial.
Über die aus den Daten der WindEnergy Studie tatsächlich installierten und prognostizierten Leistungen und einer Verschiebung der Daten um die Lebensdauer von etwa 20 Jahren
kann die erwartete Rotorblattmaterialmenge abgeschätzt
werden. Die Abb. 4 stellt die Gesamtmassen und die Zusam-
60,000
fibres
resin and coating
core material
others
Blade material, Mg/a
50,000
40,000
30,000
20,000
10,000
0
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Year
Fig. 4:
Abb. 4:
Expected amount of rotor blade material in Germany for the time period 2010 to 2050.
Erwartete Rotorblattmaterialmenge in Deutschland für den Zeitraum von 2010 bis 2050 [WindEnergy-Study 2006; fk-wind Datenbank]
3.1 Today’s Experience of Disposal
As a follow-up to the above mentioned methods other routes
had to be used. At the moment old rotor blades - if any - are
burned in waste incineration plants. Also putting the blades
into interim storages seems to be a solution today:”sometimes we don’t know where to put the blades”.
Using the thermal route of disposal it must be distinguished
according to Fig. 7 between the energetic recovery and the
thermal disposal. According to the technical construction of
the thermal plant and especially the composition of the rotor
blades other limits are to be taken into account: At caloric values less than 11 MJ/kg and low shares of pollutants such as
chlorine the blades can be energetically disposed. In that case
they are not subject to the obligation to tender delivery and
can be offered to the international market for disposal.
Moreover another important technical fact has to be taken
into account. To burn rotor blade material in incineration
plants together with other waste usually a maximum edge
length of one metre is required. Sometimes even lengths of
less than 0.3 metres are required.
3.2 Perspectives for the Material Recovery
The material recovery can be divided into two main directions
according to Fig. 6:
-
The product recycling within the scope of reuse.
The material recycling within the scope of further use or
reuse.
The product recycling connected to the so called repowering,
namely the dismantling of complete turbines or its main components, becomes more and more important. In the last
years a corresponding niche market developed. The released
blades are refurbished, often also put on interims storage to
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mensetzung für Deutschland dar, in Abb. 5 sind die zu erwartenden Massen weltweit aufgeschlüsselt.
Beide Abbildungen zeigen, dass die Massen im Moment noch
gering sind, aber innerhalb weniger Jahre stark ansteigen
werden und mit ca. 20.000 Mg/a in 2020 für Deutschland
schon respektable Größenordnungen erreichen werden.
Setzt man die Masse des pro Einwohner jährlich erzeugten
Rest-Hausmüllanfalls mit 200 kg / EW und Jahr (BMU, 2006)
an, entspricht die Masse der zu entsorgenden Rotorblattabfälle ungefähr der über die „Graue Tonne“ entsorgten Abfälle
von 100.000 Einwohnern, also einem mittelgroßen deutschen Landkreis. Dabei werden die Absolutmassen nicht so
sehr das Hauptproblem darstellen, sondern eher der Aufbau
praktikabler und tragfähiger Entsorgungswege. Die Blätter
sind aufgrund ihrer Größe und Masse einfach und schlicht gesagt „im Weg“ und müssen „aus dem Weg“ gebracht werden.
3. Entsorgungswege für Rotorblätter
Grundsätzlich bestehen nach deutschem Abfallrecht verschiedene Optionen der Entsorgung (KrW-/AbfG, 2007):
-
auf der einen Seite die Beseitigung: z.B. auf Deponien und
in Verbrennungsanlagen
auf der anderen Seite die Verwertung: die energetische
Verwertung (z. B. auch in Verbrennungsanlagen) und die
verschiedenen Möglichkeiten der stofflichen Verwertung
Der Gesetzgeber hat dabei in § 5 Abs. 5 vorgegeben, dass der
umweltverträglichere Entsorgungsweg einzuschlagen ist
(KrW-/AbfG, 2007).
Abb. 6 zeigt die unterschiedlichen Wege noch einmal auf. Zu
berücksichtigen ist besonders, dass wie Kapitel 2.1 bereits erwähnt, die Ablagerung auf Deponien nicht mehr zur Verfügung steht, da die Organik-Gehalte von Rotorblättern auf-
250,000
Blade material, Mg/a
World without Europe
Europe without Germany
Germany
200,000
150,000
100,000
50,000
0
2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034
Year
Fig. 5:
Abb. 5:
Expected amount of rotor blade material worldwide for the time period 2020 to 2034
Erwartete Rotorblattmaterialmenge weltweit für den Zeitraum von 2020 bis 2034 [WindEnergy-Study 2006; fk-wind Datenbank]
be available in the case of damages at similar turbines. In
summary the relevance of this way is difficult to assess
because the future repowering activities cannot be predicted.
The material recycling can be performed in two principal
ways: The decomposition of the material composite on one
hand and the complete composite on the other hand. In both
cases a further crushing of the material is normally inevitable.
According to today’s knowledge three problems arise:
1. No suitable tools for the dimensions concerned are available.
2. The abrasion of the tools is tremendous
3. The formation of dust combined with fine particles or the
outgassing of residual solvents might affect health and
safety at work.
According to a study of the authors the following solutions
are or have been principally available for the material recycling of composites. In how far the material of rotor blades is
included in the process must be investigated in detail.
The company ERCOM (ERCOM, 2006) has been active in the
years 1992 to 2004 and used the recycling material gained
from crushing and fractionation as filling material in new
products in shares of 10 to 40 per cent. However, rotor blade
material could cause problems using these methods as they
are cold cured.
The company Seawolf Design in Florida USA (Seawolf, 2008)
offers a complete system of disposal. It is primarily designed
for production waste and shall enable a non-destructive recycling of glass fibres by using a special grinder technology.
Using a special spray facility and a foam as filler the recyclates
are extracted.
The company ReFibre Aps (ReFibre, 2008) separates the glass
fibres in a pyrolysis reactor at 500°C from the organic matrix.
grund der Sandwichanteile aus Holz und/oder Kunststoff, der
verwendeten Harze und Füller sowie der Beschichtungen
etwa 30% der Gesamtmasse betragen und damit der zulässige Grenzwert der Abfall-Ablagerungsverordnung von
maximal 5% deutlich überschritten ist. Auf die Reaktionsträgheit und fehlende Auslaug- bzw. Zersetzbarkeit des Materials
wird dabei keine Rücksicht genommen.
3.1 Aktuelle Praxis der Entsorgung
Damit mussten andere Entsorgungswege genutzt werden. Im
Wesentlichen werden alte Rotorblätter, wenn überhaupt,
zurzeit in Müllverbrennungsanlagen entsorgt. Auch die
Zwischenlagerung scheint im Moment eine gewisse Rolle zu
spielen: „man weiß manchmal nicht, wohin mit den Blättern“.
Bei den thermischen Entsorgungswegen ist gemäß der Abb. 7
zwischen der energetischen Verwertung und der thermischen Beseitigung zu unterscheiden. Je nach dem technologischen Aufbau der thermischen Anlage und besonders der Zusammensetzung der Rotorblätter müssen andere Randbedingungen berücksichtigt werden: bei Heizwerten von Hu >11
MJ/kg und niedrigen Schadstoffgehalten (z.B. Chlor) können
die Blätter in geeigneten Anlagen energetisch verwertet werden. Sie unterliegen dann nicht der Andienungspflicht und
können im internationalen Entsorgungsmarkt angeboten
werden.
Außerdem ist noch ein sehr wesentlicher technischer Aspekt
zu berücksichtigen. Um überhaupt Rotorblattmaterialien in
thermischen Anlagen mitverbrennen zu können, wird in der
Regel eine maximale Kantenlänge von einem Meter gefordert. Zum Teil gehen die Forderungen auch weiter bis auf ca.
0,30 Meter.
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Produktionsabfälle/EndͲofͲlifeͲAbfälle
productionwaste/endͲofͲlifeͲwaste
Fig. 6:
Abb. 6:
ring
owe
p
e
R
Overview about the routes of disposal for rotor blades.
Übersicht über die möglichen Entsorgungswege für Rotorblätter
Mischstoffe
RohstoffeaufgearbeitetesWärme,Gips,Schlacke
Produkt
mixedmaterialsrawmaterialreconditionalheat,gypsum,slag
product
ThermischeBeseitigung:
Andienungspflichtig
NationaleEntsorgung
ThermalDisposal:
Obligationfornationaldisposal
routes
Mindestens<1m
Kantenlänge,besser0,3m
Atleast<1medgelength,
preferable0.3m
Fig. 7:
Abb. 7:
Requirements for the
recovery and disposal in
thermal plants.
Anforderungen bei der
Verwertung und Beseitigung in thermischen Anlagen
Metals, fillers and the glass fibres are then further separated.
How far the plans to erect such a plant for 5,000 Mg/a have
been realised is not known at the moment.
The literature delivers further approaches (Dutta, Piyush,
1998 / MnTAP, 1995 / NGCC, 2006).
At the moment the material recovery of GRP rotor blades
seems to be not realised in a large scale for continuous operation.
Thus, recycling is not a fact today but is on its way from fiction
to reality using the different methods described here.
4. Summary and Recommendations
Caused by the dismantling of wind turbines after their use
during 20 years of service life and repowering activities from
the year 2020 on there will be respectable amounts of rotor
blade waste in Germany and worldwide. According to the
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ProduktionsͲ
ProduktionsͲ &EndͲ
&EndͲofͲ
ofͲlifeͲ
lifeͲAbfall
Production&endͲ
Production&endͲof–
of–lifeͲ
lifeͲwaste
Grobzerkleinerung
CoarseCrushing
EnergetischeVerwertung:
Nationalundinternational
verwertbar
EnergyRecovery:
Nationalandinternational
wasterecoverymarketsareopen
<11MJ/kg
>=11MJ/kg
HoheChlorgehalte
HighChlorinecontent
GeringeChlorgehalte
LowChlorinecontent
MVA
Incinerationplant
MVA
Incinerationplant
Schlacke,Gips
Ashes,gypsum
Schlacke,Gips
Ashes,gypsum
Baustoffindustrie
Constructionmaterial
industry
Baustoffindustrie
Constructionmaterial
industry
3.2 Perspektiven für die stoffliche Verwertung
Die stoffliche Verwertung lässt sich wiederum in zwei Hauptstränge aufteilen (siehe Abb. 6), nämlich
-
das Produktrecycling im Rahmen der Wiederverwendung
das Materialrecycling im Rahmen der Weiter- oder Wiederverwertung
Das Produktrecycling im Zusammenhang mit dem so genannten Repowering, also dem Abbau von kompletten Altanlagen
oder einzelnen Hauptbaugruppen, spielt inzwischen eine
gewisse Rolle. Es hat sich in den letzten Jahren ein entsprechender Nischenmarkt entwickelt. Die freigesetzten Blätter
werden z.T. aufgearbeitet, oftmals aber vorerst auch zwischengelagert, um bei Schäden geeignete Ersatzblätter zur
Verfügung zu haben. Insgesamt ist die zukünftige Bedeutung
dieses Weges momentan aber nicht einschätzbar, insbesondere auch, weil das zukünftige Ausmaß von RepoweringAktivitäten kaum prognostizierbar ist.
state of the art and legislation, thermal treatment, preferably
in incineration plants and cement works, is to be expected.
These routes are even used today, however, each of the problems caused by dismantling, transport and crushing of the
huge components have to be solved individually.
Standardised procedures are not yet available.
Das Materialrecycling kann auf zwei prinzipiellen Wegen
erfolgen: der Auflösung des Materialverbundes einerseits
und der Beibehaltung des Verbundes andererseits. In beiden
Fällen ist in der Regel eine weitergehende Zerkleinerung des
Rotorblattmaterials unabdingbar. Nach heutigem Erfahrungsstand sind dabei drei Problemkreise zu berücksichtigen:
The material recovery is not yet established. Some approaches can be registered.
1. es gibt kaum geeignete Werkzeuge für diese Dimensionen
2. der Verschleiß an den Werkzeugen ist enorm
3. die Staubentwicklung mit Freisetzung von Feinteilchen
oder die Ausgasung von Restgehalten an Lösemitteln können zu Problemen bei der Arbeitssicherheit und dem
Gesundheitsschutz führen
For the authors it seems important to develop strategies for
the disposal at an early stage in order to have ecological and
sustainable systems available in time. The wind energy industry and their suppliers should organise themselves to the subject disposal or join existing agencies such as EuCIA (EuCIA,
2008). The “green technology” should take the initiative and
not wait to be forced by the legislator.
5. Acknowledgement
The authors want to express their thanks to the Federal State
of Bremen for the support of the project MaVeFa within the
programme “Applied Environmental Research“ of the Senator
for the Environment, Construction, Traffic and Europe.
For more information see:
www.faserverbund-verwertung.de
Literature / Literatur
BMU, 2006: Siedlungsabfallentsorgung in Deutschland (Stand 01.06.2006)
http://www.bmu.de/abfallwirtschaft/doc/37876.php
Dutta, Piyush K., 1998: Investigations of Plastic Composite Materials for
Highway Safety Structure. US Army Corps of Engineers Cold Regions
Research & Engineering Laboratory – Crrel. Hannover NH, USA,
http://www.crrel.usace.army.mil
MnTAP, 1995: Minnesota Technical Assistance Program. Source Reduction
and Recycling Opportunities for a Fiberglass Reinforced Plastics Shop.
Abfrage 23.08.2005 von
http://www.mntap.umn.edu/intern/projects/ast-it12.htm
NGCC, 2006: Network Group for Composites in Construction, Recycling.
Abfrage 4.10.2006 von
http://www.ngcc.org.uk/DesktopDefault.aspx?tabindex=41&tabid=467
WindEnergy-Study 2006: Markteinschätzung der Windenergiebranche bis
zum Jahr 2014; Deutsches Windenergie-Institut im Auftrag der Hamburg
Messe und Congress GmbH
KrW-/AbfG, 2007: Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz in der Fassung vom
19.07.2007
AbfAblV, 2001: Abfallablagerungsverordnung in der Fassung vom 20.02.2001
TA-Si, 1993: Technische Anleitung Siedlungsabfall in der Fassung vom
14.05.1993
ERCOM, 2006: ERCOM Composite Recycling, Rastatt (1992 – 2004)
BWE, 2008: Bundesverband Windenergie e.V.www.wind-energie.de
DEWI, 2008: Deutsches Windenergie-Institut, Wilhelmshaven www.dewi.de
EuCIA, 2008: European Composites Industry Association, www.eucia.org
fk-wind, 2007: Institut für Windenergie, Hochschule Bremerhaven;
www.fk-wind.de
ISET, 2008: Institut für Solare Energietechnik, Uni Kassel www.iset.de
NOI: (seit Dez. 2006 SINOI) in Nordhausen, Rotorblatthersteller,
www.sinoi.de
Refiber, 2008: Refiber ApS, Dänemark www.refiber.com
Seawolf, 2008: Seawolf Design Inc., Florida (USA)
www.seawolfindustries.com
40
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Nach einer Auswertung der Autoren standen bzw. stehen
prinzipiell folgende Lösungen für das Materialrecycling von
Faserverbundstoffen zur Verfügung. Inwieweit auch Material
aus Rotorblättern schon in die Prozesse eingeflossen sind,
muss aber im Einzelnen überprüft werden.
Die Fa. ERCOM (ERCOM, 2006) war von 1992 bis 2004 tätig
und setzte die mittels Zerkleinerung und Fraktionierung gewonnenen Recyclingmassen als Füllstoffe in Anteilen von 10%
bis maximal 40% in Neuwaren wieder ein. Problematisch bei
diesem Verfahren könnte bei Rotorblättern sein, dass sie kaltgehärtet sind.
Die Fa. Seawolf Design aus Florida (USA) (Seawolf, 2008) bietet ein komplettes Verwertungssystem an. Es ist aber vorrangig für Produktionsabfälle gedacht und soll durch eine spezielle Mahlwerkstechnologie die zerstörungsfreie Rückgewinnung der Glasfasern ermöglichen. Mittels einer Sprüheinrichtung und einem Trägerschaum als Füllstoff werden die
Rezyklate rückgeführt.
Die dänische Firma ReFiber Aps (ReFiber, 2008) trennt in
einem Pyrolyse-Reaktor bei 500 °C die Glasfasern von der organischen Phase ab. Metalle, Füllstoffe und die Glasfasern
werden danach weiter separiert. Inwieweit die Pläne zum
Bau einer Anlage für 5.000 Mg/a realisiert wurden, ist den
Autoren nicht bekannt.
In der Literatur sind weitere Ansätze zu finden (Dutta, Piyush,
1998 / MnTAP, 1995 / NGCC, 2006).
Zum jetzigen Zeitpunkt scheinen die werkstoffliche und die
rohstoffliche Verwertung von GFK aus Rotorblättern noch
nicht großtechnisch realisiert und im Dauerbetrieb verfügbar
zu sein.
Damit ist das Recycling noch kein Fakt, aber durch verschiedene der hier beschriebenen Aktivitäten auf dem Weg von der
Fiktion zur Realität.
4. Zusammenfassung und Empfehlungen
Durch den Abbau von Windenergieanlagen nach ca. 20 Jahren Lebensdauer und Repowering-Aktivitäten wird es spätestens ab dem Jahr 2020 respektable Massen an zu entsorgenden GFK-Abfällen aus Rotorblättern in Deutschland und anderen Teilen der Welt geben. Nach dem heutigen Stand der
Technik und der Gesetzgebung ist eine Behandlung in thermischen Anlagen, vorrangig in Müllverbrennungsanlagen und
Zementwerken, zu erwarten. Diese Wege werden auch heute
schon genutzt, wobei die vorgelagerten Schritte des Abbaus,
Fig. 8:
Abb. 8:
Comminution of rotor blades.
Zerkleinerung von Rotorblättern
Fig. 9:
Delivery of crushed rotor blades from a bunker of an incineration plant to the firebox.
Übergabe von zerkleinerten Rotorblättern aus einem Bunker
einer MVA in die Feuerung
Abb. 9:
Fig. 10:
Abb. 10:
des Transports und der Zerkleinerung jeder für sich wegen
der Baugröße und der Materialzusammensetzung individuell
zu lösende Probleme aufwerfen. Standardverfahrensweisen
sind bisher nicht etabliert.
Die stoffliche Verwertung ist bisher nicht etabliert. Ansätze
sind aber bereits zu verzeichnen.
Wesentlich erscheint den Autoren die frühzeitige Entwicklung
zukunftsfähiger Entsorgungsstrategien unter Berücksichtigung der Materialzusammensetzungen und der Entsorgungstechnologien, um technisch geeignete und ökonomisch
tragfähige Systemlösungen rechtzeitig verfügbar zu haben.
Die Windenergie-Industrie und ihre Lieferanten sollten sich
auch zu dem Thema der Entsorgung selbst organisieren oder
sich bestehenden Systemen wie z.B. EuCIA (EuCIA, 2008)
anschließen. Von der „Grünen Technologie“ kann erwartet
werden, dass die Beteiligten nicht so lange warten, bis der
Gesetzgeber sie zum Handeln zwingt.
Rotor blade after its treatment in a 6 m long pyrolysis plant at
ReFibre Aps (www.ReFibre.com)
Rotorblatt nach der Behandlung in einer 6 m langen Pyrolyseeinheit bei ReFiber Aps (www.ReFiber.com)
5. Danksagung
Die Autoren danken dem Land Bremen für die Förderung des
Vorhabens MaVeFa im Programm “Angewandte Umweltforschung“ des Senators für Umwelt, Bau, Verkehr und
Europa.
Nähere Informationen unter:
www.faserverbund-verwertung.de
DEWI MAGAZIN NO. 34, FEBRUARY 2009
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