Management of composite waste from wind turbine blades: Identification of possible routes and calculation of the quality of recycling

Abstract

[ES] El objetivo de este estudio es la identificación de posibles rutas de reciclaje y el cálculo de la calidad del reciclaje para los residuos compuestos de las palas de los aerogeneradores.

Actualmente, se puede reciclar hasta el 85-90% de la masa total de un aerogenerador. La mayoría de los componentes tienen métodos de reciclaje establecidos. Sin embargo, las palas presentan más problemas para su reciclaje. Por lo general, están fabricadas con compuestos de polímeros reforzados con fibras que les permiten ser ligeras y altamente duraderas, pero al mismo tiempo convierten al proceso de reciclaje en un gran desafío.

La industria de la energía eólica está experimentando un crecimiento significativo a nivel mundial. La conciencia sobre el cambio climático y la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero han impulsado la adopción de la energía eólica como una fuente clave de energía renovable. Según el Consejo Global de Energía Eólica, en 2022 a nivel mundial se conectaron a las redes eléctricas 77,6 GW de nueva capacidad de energía eólica, lo que eleva la capacidad eólica instalada total a 906 GW, un crecimiento del 9% en comparación con 2021.

Este crecimiento exponencial de la industria eólica, junto con el hecho de que la vida útil estándar de un aerogenerador es de entre 20-25 años, ha generado una creciente preocupación por la gestión de los residuos de las palas ya que su vertido en vertederos ha dejado de ser una opción en una sociedad que busca avanzar hacia una economía circular.

Este estudio centra su atención en el reciclaje como principal ruta de gestión de residuos. Existen diferentes tecnologías existentes para reciclar las palas, sin embargo, la mayoría aún no están disponibles y no son competitivas en cuanto a costes. El reciclaje de materiales compuestos puede ser costoso y no siempre hay un mercado disponible para los productos obtenidos. Esto puede dificultar que las empresas justifiquen el coste que implica el reciclaje de compuestos, especialmente si solo pueden vender los materiales reciclados obtenidos a un precio menor al de los materiales vírgenes.

En este contexto, se aplica un marco integral para medir la calidad de las rutas de reciclaje de materiales propuesto por The Joint Research Centre (JRC) al campo del reciclaje de las palas de los aerogeneradores. Este marco tiene como objetivo evaluar el Potencial Total de Sustitución, la Ocupación a Largo Plazo en Uso y el Impacto Ambiental de las diferentes rutas de reciclaje disponibles.

[EN] The aim of this study is the identification of possible recycling routes and calculation of the quality of recycling for the composite waste from wind turbine blades.

Up to 85-90% of the total mass of a wind turbine can currently be recycled. Most of the components have established recycling circles. However, wind turbine blades are more challenging to recycle. They are usually made of fiber-reinforced polymer composites that make blades lightweight and highly durable but pose a significant challenge for recycling.

The wind energy industry is experiencing significant growth worldwide. Awareness of climate change and the need to reduce greenhouse gas emissions have driven the adoption of wind energy as a key renewable energy source. According to the Global Wind Energy Council, globally, 77.6 GW of new wind power capacity was connected to power grids in 2022, bringing total installed wind capacity to 906 GW, a growth of 9% compared with 2021.

This exponential growth of the industry linked to the fact that standard lifetime of a wind turbine is 20¿25 years has generated an increased concern about wind turbine waste management as landfilling is no longer an option in a society trying to move to a circular economy.

This study focuses its attention on recycling as main waste management route. There are different existing technologies to recycle blades, however, these solutions are not yet widely available and cost competitive. Recycling composite materials can be expensive, and there may not always be a market for them. This can make it difficult for companies to justify the cost of recycling composites, particularly if they are only able to sell the recycled materials at a lower price than virgin materials.

In this context, a comprehensive framework for measuring the quality of material recycling routes proposed by the Joint Research Centre (JRC) is applied to wind turbine blade recycling field. This framework aims to evaluate the Total Substitution Potential, the Long-Term in-Use Occupation and the Environmental Impact of the different recycling routes available.