Kiöregednek az elsőként épült szélerőművek – Ebből még nagy baj lehet

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata. A cikkek a szerzők véleményét tükrözik, amelyek nem feltétlenül esnek egybe a Portfolio szerkesztőségének álláspontjával. Ha hozzászólna a témához, küldje el cikkét a velemeny@portfolio.hu címre. A megjelent cikkek itt olvashatók.

Közel 35 éve épült meg a világ első tengeri szélerőműparkja a dániai Lolland délkeleti részén fekvő Vindeby közelében. A 11 szélturbinából álló szélerőműpark 1991-ben csatlakozott a helyi villamosenergia-hálózathoz. Több mint 25 évnyi üzemeltetés után a DONG Energy – a szélerőműpark tulajdonosa és üzemeltetője – 2017-ben úgy döntött, hogy leszereli a szélerőműparkot.

Ahogy a dán szélerőmű kapcsán is problémaként jelentkezett, hogy miként hasznosítják a leszerelt szélturbinalapátokat, úgy a világ legnagyobb szélenergia-kapacitásával rendelkező Kínának is szembe kell néznie a növekvő turbinahulladék-mennyiséggel, és előre kell látnia az ezzel járó költségeket.

Véges a szélturbinák élettartama

A szélturbinák várható élettartama körülbelül 20-30 év.

Ez nem jelenti azt, hogy minden egyes turbinaalkatrész 30 évre lenne tervezve. Míg az alapok és a tornyok várhatóan teljesítik ezt az időtartamot, a lapátok, hajtóművek, generátorok és más kisebb alkatrészeket valószínűleg előbb kell javítani vagy kicserélni. A cserére és javításra általában akkor kerül sor, amikor egy alkatrész elérte vagy túllépte működési élettartamát, vagy túlzott működési kopás lépett fel. Ezenkívül sok alkatrészt korszerűsítenek a teljesítménynövelés részeként is. A legtöbb alkatkarész, a felépítmény újrahasznosítható az élettartam végén, és egyre inkább újrahasznosított anyagokból készül.

Egy tipikus szárazföldi turbina átlagos lapátja körülbelül 50 méter hosszú. Egyre növekvő kereslet figyelhető meg azonban a magasabb turbinák iránt – amelyek gyakran megtalálhatók a tengeren –, amelyek lapátfesztávolsága akár 80-90 méter is lehet.

A szélturbina tömegének 85–90%-a (az alapzat, a föld alatti vezetékek és más projekthez kapcsolódó infrastruktúra kivételével) könnyen újrahasznosítható anyagokból áll, beleértve az alumíniumot, acélt, rezet és vasat, amelyeket a turbinatoronyban és a hajtóműházban található alkatrészekben használnak. A szélturbina tömegének csak 6–14%-a áll kompozit alkatrészekből, mint például a lapátok, a hajtóműház és a rotor burkolata, amelyek jelenleg nehezebben újrahasznosíthatók.

A széllapátok nagyon finom műanyagok és üvegszálak kompozitjából készülnek, amelyeket rendkívül nehéz feldolgozni. Ehelyett általában a lapátok a hulladéklerakókba kerülnek vagy esetleg elégetik azokat.

A részleges átalakítás során általában a lapátokat, a hajtóműveket, a kerékagyakat, a főtengelyeket, a főcsapágy-szerelvényeket vagy más belső gondolaalkatrészeket új technológiával korszerűsítik, miközben a meglévő tornyokat és alapokat továbbra is használják. 2021-ben a részleges átalakításban részesült turbinák életkora 9 és 16 év között volt, átlagos életkoruk 10 év volt. A teljes átalakítás sokkal kiterjedtebb tevékenység, mint a részleges átalakítás, amely általában magában foglalja a szélenergia-projekt eredeti turbináinak és alapjainak leszerelését, új szélturbinák és alapok építését, valamint a kapcsolódó elektromos gyűjtőrendszer cseréjét.

Egy, a Nature-ben megjelent tanulmány a korábbi telepítések alapján rámutatott, hogy milyen lehet a szélturbina-lapátok hulladékának mennyisége és összetétele. A 104 turbinamodellt, 14 turbinakapacitást (150–5500 kilowatt) vizsgáló elemzés a hulladékkezelési lehetőségek környezeti és pénzügyi költségeit is értékelte. A jelenlegi telepítések és a jövőbeli előrejelzések alapján csak Kínában 2050-ig 7,7-23,1 millió tonna lapáthulladék keletkezik. Léteznek ugyan technológiák a lapáthulladékból származó üvegszálak újrahasznosítására, de ezek a megoldások különböző fejlettségi szinten vannak, és nem mindig elérhetők kereskedelmi forgalomban, továbbá nem is igazán versenyképesek és nem környezetbarát módszerek.

Szélturbinából lakás épült

Bár a legtöbb első generációs széllapátokat hulladékként kezelik, léteznek már innovatív megoldások a lapátok anyagában történő hasznosítására, például az építőiparban különböző szerkezetekben más építőanyagokban használják fel, vagy teljesen újrahasznosítják azokat új szerkezetekben.

Vannak egészen ötletes építészeti megoldások az újrahasznosításra, amelyekre jó példákat Hollandiában láthatunk. Egy, a szélturbinák újrahasznosításában is már sikeres pilot projekteket megvalósító holland vállalkozó, Jos de Krieger kifejezetten a szélenergia-ipar és a formatervezés közötti „közvetítő” céget hozott létre, a Blade-Made-et. A cég a leszerelt turbinalapátokat különböző szerkezetté alakítja át, a köztéri padoktól kezdve buszmegállókon át az utcai szobrokig.

A lapátok és a gondolák mérete és súlya megnehezíti a szállításukat és a velük való munkát, „ezért egyszerű módszerekre van szükségünk ahhoz, hogy átalakítsuk és használhatóvá tegyük ezeket” – mondta Jos de Krieger. Egyik első projektje (még 2008-ban a Superuse nevű cégnél gyakornokként) az volt, hogy öt leszerelt turbinalapátot alakított át játszótérré.

Jos de Krieger legújabb ötlete a 2024-es holland design héten mutatkozott be.

Egy szélturbinának a motort tartalmazó részét, a gondoláját alakította át a holland építési szabályzatoknak megfelelő otthonná.

Ez az első alkalom, hogy egy gondolát lakóépületként használnak, ami ambiciózus demonstrációja az ún. upcycling (értéknövelő újrahasznosítás) lehetőségeinek. A 20 évig Ausztriában működött és lebontott szélerőműből készült kis lakás egy krémszínű, hosszúkás fémdoboz, tetején négy napelemmel és egyetlen tetőablakkal, az üvegajtók és a két végén található ablakok meglepően világos és szellős teret teremtenek a kompakt, 35 négyzetméteres épületben.

Európai szabályozás

Az uniós megújulóenergia-irányelv felülvizsgálata kötelező megújulóenergia-célt tűz ki, amely szerint 2030-ra a megújuló energiaforrások arányának az európai energiamixben legalább 42,5%-ot kell elérniük. A zöld energiatechnológiák – például az akkumulátorok, a napelemek és a szélturbinák – már most is kulcsfontosságúak a megújulóenergia-célok elérésében. Az ilyen energiaátállás megvalósítását veszélyeztetheti a szükséges kulcsfontosságú anyagok és technológiák ellátásának kockázata.

Bár a zöld energiatechnológiák szélesebb körű használata jelentős környezeti előnyökkel jár, ez várhatóan más környezeti terheléseket is okoz. Például a fotovoltaikus panelek és a szélturbinák gyártása növeli az egyes nyersanyagok kitermelése iránti keresletet.

A ritkaföldfémek, elsősorban a neodímium, a prazeodímium, a diszprózium és a terbium, kulcsfontosságúak a tengeri és nagyobb szárazföldi szélturbinákban használt mágnesek hatékonysága szempontjából, míg a legtöbb szárazföldi turbina váltós elektromágneses hajtásláncot használ, amelyekben a ritkaföldfémek felhasználása korlátozott.

2015 óta a ritkaföldfém-mágnesek iránti kereslet csaknem megduplázódott, és 2030-ra 53%-kal fog növekedni.

A szélturbinagyártás a világ teljes ritkaföldfém-kínálatának körülbelül 10%-át Igényli.

A kínálat erősen koncentrált: a világ legnagyobb ritkaföldfém-készleteivel rendelkező Kína ellenőrzi a bányászatot (60%), a finomítást (90%) és az NdFeB (neodímium-vas-bór) mágnesek gyártását (90%).

A kutatók arra is figyelmeztettek, hogy a zöld technológiai ágazatból származó hulladékok mennyiségének növekedése jelentős környezeti és gazdasági terhet róhat a jövő generációira. Ezeknek a technológiáknak az élettartama végén új típusú hulladékok is keletkeznek. A zöld energiatechnológiák élettartamuk végén történő újrahasznosításának növelése hozzájárulhat mind e hulladékáram környezetre gyakorolt hatásának csökkentéséhez, mind az értéklánc szempontjából kulcsfontosságú anyagok ellátási biztonságának növeléséhez. Ehhez azonban nagyobb kapacitásra van szükség a zöld technológiák hulladékainak kezeléséhez, valamint fejlettebb újrahasznosítási technikákra. Ráadásul hiányoznak az e hulladékáramokban található anyagkészletekre vonatkozó átfogó adatok.

Az EU első generációs szélturbinái lassan elérik élettartamuk végét. Bár a szélturbinák újrahasznosítása vagy újrafeldolgozása mind gazdasági, mind környezeti előnyökkel járhat, újrahasznosításuk technikai kihívást jelent. Az uniós elemzések is arra mutatnak rá, hogy az egyes alkatrészek gyártásához használt üvegszálas, hőre keményedő polimer kompozitanyagok újrafeldolgozása nehéz feladat.

A WindEurope szerint

2030-ra Európában várhatóan mintegy 14 ezer szélturbinát bontanak le, ami 40-60 ezer tonna lapáthulladékot eredményez.

Németországban ez a mennyiség körülbelül 23 300 tonna lesz, Spanyolországban 16 ezer tonna, Olaszországban pedig 2300 tonna.

Az amerikai szélenergia-ipar várhatóan követni fogja ezt a példát. A washingtoni kormányzat becslései szerint 2050-re a szélturbina-lapátok hulladékának mennyisége évi 200-370 ezer tonna között lesz, mivel a Biden-kormány alatt engedélyezett szélerőműparkok élettartama lejár.

Ma a világ legtöbb nagy nevű szélerőmű-fejlesztője ígéretet tett arra, hogy megtesznek mindent annak elkerülése érdekében, hogy a régi lapátok a földben végezzék. Az a tény azonban, hogy a világ legrégebbi turbináinak egy része hulladéklerakókban végzi, az iparág egyértelmű fenntarthatósági deficitjét mutatja.

Brit megoldás
A Nagy-Britanniában a meglévő turbinák élettartamának meghosszabbításán dolgoznak, hogy minél később jelentkezzen a hulladékfeldolgozási probléma. Az Offshore Renewable Energy (ORE) Catapult, egy kormány által támogatott innovációs szervezet, együttműködést kezdett a megújuló energiaforrások fejlesztésével foglalkozó RWE vállalattal, hogy tesztlaboratóriumában modellezze a valós körülményeket, és kiderítse, hogyan lehet meghosszabbítani a meglévő turbinalapátok élettartamát, és késleltetni az újrahasznosítás szükségességét. Mivel az Egyesült Királyság vizein található mintegy 500 tengeri szélturbina az elkövetkező öt évben eléri eredetileg tervezett élettartamának végét, sürgős feladat annak feltárása, hogy miként lehet meghosszabbítani a jelenlegi turbinák és alkatrészeik élettartamát. A tesztelés első eredményei azt mutatják, hogy a szélturbinalapátok élettartama biztonságosan meghosszabbítható az eddigi élettartamuk felével, ami jelentős változást jelenthet az iparág számára.

A teljes képhez tartozik az is, hogy a szélturbinák anyagainak ma már csaknem 85–90%-a újrahasznosítható, különösen a fém alkatrészek. A lapátok gazdaságos és teljeskörű újrahasznosítása azonban nagyobb kihívást jelent. A főként balsafa vagy polietilén-tereftalát (PET) hab, üveg- és/vagy szénszálas polimerrel kombinált, valamint a szerkezeti szilárdság és integritás érdekében epoxigyantával átitatott anyagok nagyon ellenállók. Az ilyen kompozitok újrahasznosítása nem egyszerű, mivel a gyanta elválasztása a többi anyagtól különösen nehezen megvalósítható, és a kompozitban nem találhatók értékes fémek és ásványi anyagok miatt anyagilag még nem vonzó az újrahasznosítás. Ezért a lapátokat eddig többnyire hulladéklerakókban vagy égetőkemencékben ártalmatlanították. A hulladéklerakókba való elhelyezés azonban egyre inkább elfogadhatatlan gyakorlatnak számít, különösen Európában.

Több európai ország, köztük Ausztria, Finnország, Németország és Hollandia, már bevezette a kompozitok, köztük a szélturbinalapátok hulladéklerakókba való elhelyezésének tilalmát.

A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) elemzései is külön foglalkoznak a fenti problémával: három jogalkotási rendelkezésekre vonatkozó javaslatot (azaz „kemény” jogi intézkedéseket), és pályázati követelmények megfelelő kidolgozását foglalja magában a legutóbbi jelentése. A kormányok számára javasolja:

• a szélturbinalapátok újrafelhasználási és újrahasznosítási követelményeinek kötelező érvényű meghatározását a gyártók számára;
• az ún. kiterjesztett gyártói felelősség (EPR) használatát a széllapátok esetére is;
• a hulladéklerakási tilalmat a szélturbinalapátokra.

A pályázati, támogatási lehetőségek pedig egyfajta hidat képezhetnek a „kemény” jogi követelmények és a „puha” jogi (önkéntes) szándékok vagy célok között.

A javaslat a nemzetközileg elfogadott hulladékkezelési eszközök prioritásából indul ki: megelőzés (prevention), újrahasználat (reuse), újraértelmezés/átformálás (repurpose), újrahasznosítás (recycle), anyagában hasznosítás vagy energetikai hasznosítás (recovery), lerakás (disposal), ugyanakkor a széllapátok esetében ettől a megközelítéstől még nagyon messze vagyunk.

Egy rövid magyar elemzés kitér arra, hogy az utóbbi években számos K+F projekt indult a probléma orvoslására. Az EU LIFE+BRIO projekt bemutatta, hogyan lehetséges a kompozitból kinyert hosszú szálak újrafelhasználása:

• az egyik opció, hogy ezeket előregyártott betonelemek megerősítésére használják;
• a másik, hogy a fennmaradó, szigetelő tulajdonságokkal rendelkező lapátanyagot építőanyag-ipari célra szendvicspanelekben használják fel.

E technológiák ipari méretű alkalmazása azonban még várat magára.

Itthon is a régi szélerőműveket lassan leszerelik

Fontos lenne itthon is az újrahasznosítással foglalkozni, mert Magyarország – bár szárazföldi ország – jó adottságokkal rendelkezik a szélenergia-termeléshez. A gazdaságos szélenergia-potenciál (16 GW) sokszorosa a jelenleg 2030-ra kitűzött 1 GW-os kapacitásnak.

Egy nagyobb hazai szélenergia-portfóliónak pozitív hatásai lennének a villamosenergia-árakra. A beruházók szempontjából fontos, hogy a szélenergia esetében nem várható olyan ún. kannibalizációs hatás, mint a naperőműveknél (a villamosenergia nagykereskedelmi ára jelentősen csökkenne a napenergia-kapacitás gyors és nagymértékű növekedése okán).

Ezt erősíti meg az EU tudományos elemző központja (JRC) által készített referencia-forgatókönyv szerinti szárazföldi lehetséges szélenergia-termelés (TWh), ami nagyjából 15-szor annyi villamos energiát jelent Magyarországon, mint amennyi az éves villamosenergia felhasználásunk jelenleg.

Az első, Kulcson épült magyarországi szélturbina már a 25. évébe ért, és a ma is működő hazai szélerőművek szinte mindegyike a 2000-es években épült, azaz egyre inkább lehet számítani arra, hogy egy részük hulladékká válik.

A 2010-es évektől sokkal inkább politikai, mint szakmai indokok alapján a szélturbinák felállítását akadályozták, és csak mostanában indulhat újra a tervezése, engedélyeztetése, majd kivitelezése a szélturbina-telepítéseknek, esetenként a régi felépítményt használva. Ugyanakkor a turbinalapátok minden bizonnyal selejtezésre kerülnek, hiszen valószínűleg sokkal nagyobb eszközök lesznek beépítve. A legjobb tudomásunk szerint erre nincs felkészülve a hazai újrahasznosítási rendszer, azaz hacsak valami csoda nem történik, akkor a turbinalapátok a föld alá kerülnek valamilyen technológiai védelemmel.

A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Getty Images