Jak se recyklují větrné elektrárny? Zatím špatně, ale prý to brzy bude lepší

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Han Sun / IFC Infrastructure / Flickr.com

Začneme zvolna. Pokud má do roku 2050 dojít k naplnění závazků Pařížské dohody, musí zásadním způsobem narůst podíl OZE. Podle Mezinárodní agentury pro obnovitelné zdroje (IRENE) to znamená, že si větrné elektrárny v rámci celkového výkonu musí vydobýt 36% podíl v zastoupení globálního mixu energií. U pevninských větrníků to znamená skok z nějakých 400 GW (globální produkce v roce 2018) na 5500 GW, u příbřežních instalací pak z 12 GW na 520 GW. To je trend do příštích let. Tento ambiciózní cíl ovšem limituje několik skutečností.

Omezené zdroje pro zelené revoluce

Na straně výroby je to kritický nedostatek surovin potřebných pro výrobu nových turbín. Přechod k čisté energetice se totiž nedá realizovat bez vzácných minerálů. Stranou teď ponechme, že jejich geografický výskyt (DR Kongo, Čína, Chile, Kazachstán) je krajně nerovnoměrný, a kdo nad nimi vlastně drží téměř monopolní kontrolu. Raději upozorníme na to, že je pro naplnění zelených cílů momentálně potřebují všichni. Když vizionář Elon Musk hovoří o světě blízké budoucnosti, ve kterém bude po silnicích jezdit 30 milionů elektromobilů Tesla, hovoří vlastně o světě, který spotřeboval na výrobu baterií pro jejich provoz 1,8 milionu tun LCE, ekvivalentu uhličitanu lithného. Což je ale 5x víc, než kolik bylo zatím vytěženo. A to samé lithium je přitom zapotřebí do dalších bateriových systémů, bez nichž se neobejde ani sektor OZE.

Nejde jen o lithium, u dalších vzácných minerálů a prvků je to ještě horší, a přetahovanou tu o jejich omezené množství hrají elektrárny, fotovoltaické systémy, chytré rozvodné sítě i užitkové technologie. Potřebujeme je všechny, ale všechny je nemůžeme mít hned, protože na ně nemáme materiál. Z celosvětové produkce vzácných minerálů dokážeme pokrýt přechod k OZE celého Německa nebo Velké Británie, ale už ne současně obou a v jednom roce. Poptávka objemem přesahuje nabídku asi 50x, a každé další rozšíření těžby vede k nevratné destrukci životního prostředí. Každý jeden dobrý eko-energetický či technický záměr si tu nutně konkuruje s druhým. A větrné elektrárny nejsou výjimkou.

U větrných elektráren představuje zásadní bariéru jejich rozvoje i omezené množství příhodných lokalit. Ta nejlepší místa už jsou takříkajíc zabraná.

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | David Clarke / Flickr

Boj o větrné místo

U větrných elektráren představuje další zásadní bariéru jejich rozvoje i omezené množství příhodných lokalit. Ta nejlepší místa už jsou takříkajíc zabraná, další expanze do nových lokalit znovu vede k destrukci životního prostředí. Čemuž se nevyhneme. Částečně uspokojivým řešením je tu ale tzv. re-powering. Tedy nahrazení starších modelů turbín novými, výkonnějšími, instalovanými na již existující, jen upravené a třeba zvýšené pylony. Je to byznys s globálním potenciálem 25 miliard dolarů ročně.

Tato funkční recyklace zastavěného prostoru ale dává dlouhodobě smysl jen tam, kde se úspěšně daří recyklovat do podoby druhotně využitelné suroviny a další vznikající odpadní materiál. Zvláště pak ten nedostatkový, vzácné minerály, protože ty představují ono zúžené hrdlo rozvoje celého sektoru. Vzít si potřebný materiál ze starých větrných elektráren a použít ho na nové se přitom jeví jako naprosto logické řešení. V tom ale zatím globálně selháváme, byť první pilotní programy materiálové návratnosti a reverzní těžby už existují.

Problém je, že třeba zrovna recyklace permanentních magnetů je zatím ekonomicky ztrátová, energeticky náročná (k výrobě zcela nového kilogramového neodymového magnetu potřebujete energii 330 MJ, na jeho recyklaci pak 191,4 MJ) a technologicky velmi komplikovaná. Teoreticky jsme tu ale schopni dosáhnout 30% výtěžnosti materiálu. Přesto je zatím recyklováno méně než 1 % obejmu takových potenciálně užitečných odpadů. Dá se očekávat, že v dohledné době se to jistě změní, protože celý energetický segment OZE a větrných elektráren reaguje s poněkud nepružným, přibližně dvacetiletým zpožděním.

Jedná totiž ve vztahu k průměrné životnosti (15-25+ let) prvních instalací. K rozebrání a recyklaci jsou dnes takové turbíny, které byly do provozu instalovány kolem rokem 2000 a není jich prostě zatím tolik, aby se jejich recyklační schémata vyznačovala ekonomickou návratností. Ale protože už nyní panuje globální přetlak v poptávce po surovinách, bude recyklace vzácných minerálů do budoucna dávat smysl. Možná.

Jsou tu i dobré zprávy. Pokud například chceme odstranit již vysloužilou větrnou elektrárnu z horizontu, jsme alespoň teoreticky schopni jí z 85-90 % její celkové hmotnosti recyklovat. Ocel, hliník, beton, to umíme.

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | Martin Mach / Ekolist.cz

Beton a ocel recyklovat umíme. Dál už je to horší

Jsou tu i dobré zprávy: pokud například chceme odstranit již vysloužilou větrnou elektrárnu z horizontu, jsme alespoň teoreticky schopni jí z 85-90 % její celkové hmotnosti recyklovat. Ocel, hliník, beton, to umíme. I když je jich opravdu spousta. Vlastně, na každý 1 MW výkonu běžné pevninské větrné elektrárny je to zhruba kolem 937,5 tun betonu, 160 tun oceli (pylon a gondola s turbínou), 16 tun železa, plus desítky kilogramů hliníku, chromu, mědi, pozinkovaných plechů, plastů, maziv. Jen pro představu, v Německu, kde se velkých cílů nebojí a s větrnými elektrárnami začali včas, teď aktuálně řeší, co udělat s 5,5 milionem tun zbytkového betonu a milionem tun oceli. Protože jejich první větrné instalace už odchází do důchodu.

Trojlistý problém

Po dobrých zprávách ale nutně musí přijít i ty špatné. A listy rotorů větrných elektráren zatím nic jiného než špatnou zprávou pro životní prostředí nejsou. Jejich design totiž plně odpovídá nárokům na maximální odolnost a nezničitelnost. Což je výhodou, když počítáte s jejich obvodovou rychlostí až 320 kilometrů v hodině po dobu dvaceti let a bezúdržbovostí. Jenže co s takovým kompaktem z uhlíkových vláken, skelné tkaniny, kompozitních materiálů, epoxidové pryskyřice a tvrdidla, až elektrárna doslouží? Na nové elektrárny je už osadit nemůžeme, stavíme totiž výkonnější. V této souvislosti se možná hodí zmínit, že listy rotorů pocházejících z prvních instalací (které dnes řešíme) měly v průměru 50 metrů délky, zatímco novější (které budeme řešit v blízkém budoucnu) mají i přes 100 metrů. S délkou pochopitelně narůstá i jejich hmotnost.

V Německu se budou muset v roce 2024 potýkat se 70 000 tunami takových, ve Švédsku 28 500 tunami, v Dánsku s 13 000 a v Irsku s 11 000 tunami. A v roce 2030 už bude celý svět řešit, co se 400 000 tunami odpadu, nezničitelných listů rotorů elektráren, instalovaných kolem roku 2010. Přitom jen v Evropě letos čeká dekonstrukce 6000 větrných elektráren a za dva roky už to bude 14 000. Jaká řešení se tedy nabízí?

Listy rotorů větrných elektráren zatím nic jiného než špatnou zprávou pro životní prostředí nejsou. Jejich design totiž plně odpovídá nárokům na maximální odolnost a nezničitelnost.

Licence | Některá práva vyhrazena

Foto | C(K).Photography / Flickr

Rozdrtit, spálit, pohřbít

Irové s nimi experimentují vcelku: mohly by z nich vzniknout protihlukové stěny podél silnic, sloupy vysokého napětí, nouzové bydlení pro potřebné, mosty pro pěší. Je to sice kreativní, ale úplně to v průmyslových měřítcích nefunguje. Švédi je zkouší mechanicky rozemlít a nadrtit, spálit, pyrolizovat. Háček je v tom, že podrcený kompozitní materiál je vodivý a narušuje fungování elektrostatických filtrů spaloven. Dochází tak ke znečišťování vzduchu. I tak je spalování, nazývané ovšem vznešeně ko-procesní recyklace, jednou z nejčastějších testovaných metod. Ale spalování nepotřebného nám moc materiálovou recyklaci nepřipomíná, že? Dánové to raději zkouší jinak: po mechanickém nadrcení zhodnocují listy rotorů jako přídavek do cementu/betonu. Sice tím nějaké emise vzniknou, ale zase se tím šetří emise ze stavebnictví.

Bohužel, žádná z těchto zajímavých technologií „recyklace“ momentálně nenabízí řešení pro požadovanou objemovou kapacitu vznikajícího odpadu, není dostupná v průmyslovém měřítku ani ekonomicky konkurenceschopná. A kdybychom se chtěli pro inspiraci podívat za oceán? Američané je rozřezávají a pohřbívají pod zem. Místa na to mají dost, skládkování mají povolené a listy rotorů jsou v podstatě inertním materiálem. Zrovna „eko“ to ale není.

Přečtěte si také |

David Hanslian a Pavel Sedlák: Větrné elektrárny - klimatické pohroma?

Sympatický nápad se rýsuje v blízké budoucnosti: výroba listů rotorů z nových materiálů, termoplastických kompozitů. Ty by měly být lehčí, o něco levnější, podobně odolné. A snáze recyklovatelné. Krása. To ale úplně neřeší, co budeme výhledově dělat s 2,5 milionu tun budoucího odpadu, který je v současnosti vázán v instalovaných listech rotorů po celém světě. Funkční řešení pro ně – navzdory tomu, jak masivně tento směr udržitelné energetiky propagujeme – zatím chybí.

Závěr? Když stará větrná elektrárna jednou doslouží, můžeme ji rozebrat na součástky. Její nosný stavební materiál, beton a ocel, zrecyklovat dokážeme. Teoreticky dokážeme recyklovat ony vzácné minerály, bez nichž tato technologie nemůže existovat. To zatím neděláme, protože se to ještě nevyplatí. Listy rotorů sice efektivně recyklovat neumíme, ale v budoucnu budeme vyrábět lepší. A když k tomu připočteme onu omezenou nabídku nezbytných vzácných surovin, těžených za cenu masivní devastace životního prostředí a relativní nedostatek míst k instalaci (tak, aby nekolidovala s životním prostředím), je třeba si položit otázku: v čem jsou vlastně ony větrné elektrárny ekologické, obnovitelné a udržitelné?