PowerPoint Presentation

Milj- og energiforhold ved bortskaffelse af kompositmaterialer Anders Schmidt, Ph.D.POM - Anvendt MiljvurderingFORCE Technology(acs@force.dk)

Affald eller ressource?Pessimistens briller:Der vil i en nr fremtid opst en masse affald fra vindmller, og vi ved ret beset ikke, hvad vi skal gre med det

Affald eller ressource?Pessimistens briller:Der vil i en nr fremtid opst en masse affald fra vindmller, og vi ved ret beset ikke, hvad vi skal gre med det

Optimistens briller:Der vil i en nr fremtid komme en masse vrdifulde ressourcer i form af udtjente mllevinger og andre kompositmaterialerHvordan fr vi mest ud af dem?

Derfor Genvind

Hvor meget materiale drejer det sig om?Lidt ngletal for mllevinger10 ton kompositmateriale per MW installeret (7-12 ton/MW)Installeret kapacitet i DK = 4.883 MW (~ 50.000 ton)Installeret 2014: 105 MW (~1000 ton)Deaktiveret 2014: 30 MW (~300 ton)Installeret kapacitet (World) = 369.597 MW (~ 3.700.000 ton)Installeret 2014 = 51.473 MW (~ 500.000 ton)Deaktiveret 2014: 520 MW (~ 5.000 ton)

Levetid af mller er omkring 25 r - Vi har kun set toppen af isbjergetUdfordringen er global vi er alle i samme bd

Affaldsmngder i et andet perspektivProduktion af gennemsnitlig elektricitet i Danmark medfrer dannelse af 11 g affald/kWhElektricitet produceret ved vindkraft medfrer dannelse af 1,3 g affald per kWhMed et rligt husstandsforbrug p 3000 kWh svarer dette til 4 kg affald (mest beton og komposit), der skal deponeres

Affaldsmngder i et andet perspektivProduktion af gennemsnitlig elektricitet i Danmark medfrer dannelse af 11 g affald/kWhElektricitet produceret ved vindkraft medfrer dannelse af 1,3 g affald per kWhMed et rligt husstandsforbrug p 3000 kWh svarer dette til 4 kg affald (mest beton og komposit), der skal deponeresEn gennemsnitlig dansk husstand genererer omkring 1256 kg affald/r. 10 kg af dette er plast, hvoraf 40-50% genanvendes, mens resten forbrndesDer genereres rligt 750.000.000 kg blandet affald fra bygge- og anlgsvirksomhed, svarende til 300 kg per husstand

Hvad bestr mllevingerne af?Mllevinger er en blanding af forskellige materialetyperPolymermatrix (polyester, epoxy, polyurethan)Fibre (glas, carbon)Fyldstoffer (talkum, mm.)Andet (balsatr, plastskum (PVC), ??Der er sjldent viden om den prcise sammenstning for den enkelte vinge, og der er ingen nemme metoder til at finde ud af detDelene er stort set uadskilleligeKort sagt: Et mareridt for genanvendelsesbranchen

Hvornr er affald ikke lngere affald(Komposit)affald ophrer med at vre affald nr

Materialet er almindeligt anvendt til specifikke formlDer er et marked for eller en eftersprgsel efter materialetMaterialet opfylder de tekniske krav til de specifikke forml og lever op til gldende normer og lovgivning for relevante produkterBrug af materialet fr ikke generelle negative indvirkninger miljet eller menneskers sundhed(Affaldsrammedirektivet; 2008/98/EC)

Specielt punkt 2 og punkt 3 er svre at opfylde ved genanvendelse af kompositter

Teknologier til genanvendelse af kompositterDer er flere teknologier i funktion i dag og flere er p vejGenanvendelse af hele vingerUdskring genanvendelse som fiberforstrket materialeNedknusning og anvendelse som opfyldningsmateriale eller som isoleringForbrnding i cementovn erstatter koks og mineralerSolvo-/Pyrolyse fibre erstatter ???; pyrolyseolie erstatter rolieAffaldsforbrnding fibre hndteres sammen med anden slagge

Deponering (ikke nskeligt, men mske sidste udvej)

Men frst skal vingerne nedVindmllen demonteres med specialkranKomponenterne (trn, nacelle og vinger) skal (special)transporteres til videre behandlingVinger kan undervejs neddeles med sav eller klosaks til mindre stykker, der er nemmere at transportereMindre stykker kan neddeles i en shredder eller hammermlle. Jo lngere tid den krer, jo mindre bliver stykkerneMan kan ogs transportere vingen hen til en virksomhed, der skrer brugbare stykker ud og sender resten videre til neddeling

Logistikken kan hurtigt blive krvende og med en hj miljbelastningNedtagning af havvindmller giver en endnu strre belastning

Copyright: Sebastian Calugar

Men frst skal vingerne nedVindmllen demonteres med specialkranKomponenterne (trn, nacelle og vinger) skal (special)transporteres til videre behandlingVinger kan undervejs neddeles med sav eller klosaks til mindre stykker, der er nemmere at transportereMindre stykker kan neddeles i en shredder eller hammermlle. Jo lngere tid den krer, jo mindre bliver stykkerneMan kan ogs transportere vingen hen til en virksomhed, der skrer brugbare stykker ud og sender resten videre til neddeling

Logistikken kan hurtigt blive krvende og med en hj miljbelastningNedtagning af havvindmller giver en endnu strre belastning

Men frst skal vingerne nedVindmllen demonteres med specialkranKomponenterne (trn, nacelle og vinger) skal (special)transporteres til videre behandlingVinger kan undervejs neddeles med sav eller klosaks til mindre stykker, der er nemmere at transportereMindre stykker kan neddeles i en shredder eller hammermlle. Jo lngere tid den krer, jo mindre bliver stykkerneMan kan ogs transportere vingen hen til en virksomhed, der skrer brugbare stykker ud og sender resten videre til neddeling

Logistikken kan hurtigt blive krvende og med en hj miljbelastningNedtagning af havvindmller giver en endnu strre belastning

Men frst skal vingerne nedVindmllen demonteres med specialkranKomponenterne (trn, nacelle og vinger) skal (special)transporteres til videre behandlingVinger kan undervejs neddeles med sav eller klosaks til mindre stykker, der er nemmere at transportereMindre stykker kan neddeles i en shredder eller hammermlle. Jo lngere tid den krer, jo mindre bliver stykkerneMan kan ogs transportere vingen hen til en virksomhed, der skrer brugbare stykker ud og sender resten videre til neddeling

Logistikken kan hurtigt blive krvende og med en hj miljbelastningNedtagning af havvindmller giver en endnu strre belastning

Copyright: Sebastian Calugar

Genanvendelse af hele vinger giver god mening

Krver en relativ beskeden mekanisk forarbejdning

stetikken og funktionaliteten skal vre i orden

Men: Der kommer en dag, hvor legepladsen og andre rekreative omrder skal fornys og s er vingerne affald igen

Genanvendelse af hele vinger giver god mening

Krver en relativ beskeden mekanisk forarbejdning

stetikken og funktionaliteten skal vre i orden

Men: Der kommer en dag, hvor legepladsen og andre rekreative omrder skal fornys og s er vingerne affald igen

Flotte designlsninger hjlper kun lidtHvad gr man med resten af vingen?

Cementovne kan udnytte det hele men vil ndigtMulige rsager:

Ukendt sammenstningFrygt for tungmetaller mv.

Uhensigtsmssig form p nedknust materiale

Manglende konomisk incitament

Solvolyse chemolyse - pyrolyse

Det er svrt at f regenererede fibre til at matche nye fibre med hensyn til kvalitet og anvendelighed

Olieproduktet har en hj brndvrdi kan videreforarbejdes p et raffinaderi

Fillers m deponeres

Forbrndingsanlg tager det hele og smider det meste vk igenEfter tilstrkkelig neddeling kan energiindholdet i kompositmaterialet - omkring 15 MJ/kg udnyttes.

Glasfiberdelen vil ende i slaggen og kan i bedste fald bruges som opfyldningsmateriale.

Ingen er rigtig glade for denne mde at hndtere de udtjente vinger p.

Et realistisk eksempel - klimapvirkningEn reprsentativ komposit:Polyester (30%)Glasfibre (60%)Filler (10%)

Vigtige forudstninger:Landmlle, der transporteres i alt 400 km, med to neddelingstrinForbrndingsenergi fortrnger dansk marginalI cementovn fortrnges kul/koks og mineralerI solvolyse fortrnges nye glasfibre (2:1) og rolie. 40% af energiindholdet anvendes i processenVed mekanisk genanvendelse erstattes sand og talkum

Forbrnding er drligere end deponiSolvolyse ser ud til at vre bedste alternativ, men resultatet er afhngigt af fiberkvaliteten (2:1 erstatning vises her)Cementovn er et stabilt alternativ, hvis de kan acceptere materialet20

Et realistisk eksempel - energiEn reprsentativ komposit:Polyester (30%)Glasfibre (60%)Filler (10%)

Vigtige forudstninger:Landmlle, der transporteres i alt 400 km, med to neddelingstrinForbrndingsenergi fortrnger dansk marginalI cementovn fortrnges kul/koks og mineralerI solvolyse fortrnges nye glasfibre (2:1) og rolie. 40% af energiindholdet anvendes i processenVed mekanisk genanvendelse erstattes sand og talkum

Solvolyse er igen det bedste alternativ med de givne forudstningerGevinsten ved medforbrnding i cementovn er stabil og realistiskForbrnding er markant bedre end deponi uanset hvilken energikilde der fortrnges

21

Billedet er ikke entydigtClimate changeEnergy

Cementovn er faktisk bedre end solvolyse mht klimaforandringerForbrnding eller deponi: Hvad er vigtigst klimaforandringer eller energi? Husk at fibermaterialet deponeres efter forbrnding22

Flsomhedsanalyse solvolyse - klimapvirkningEn reprsentativ komposit:Polyester (30%)Glasfibre (60%)Filler (10%)

ndrede forudstninger ved solvolyse:

Off-shore: Mllevingerne tages ned p havetSubstitution rate 4:1: Ved solvolyse fortrnges nye glasfibre i forholdet 4:1. Substitution af rolie er undret. Energy from polymer (20%): Ved solvolyse anvendes 20% af energiindholdet i processen (i stedet for 40%)

Genanvendelse af off-shore vinger medfrer strre belastninger end besparelserAllokering mellem trn, nacelle og vinger spiller en stor rolleHvis kvaliteten af fibrene er drlig (4:1), s kan solvolyse heller ikke betale sigHvis processen p den anden side kan effektiviseres, bliver det samlede gevinst vsentligt strre23

Flsomhedsanalyse solvolyse - klimapvirkningEn reprsentativ komposit:Polyester (30%)Kulfibre (60%)Filler (10%)

ndrede forudstninger ved solvolyse:Off-shore: Mllevingerne tages ned p havetSubstitution rate 4:1: Ved solvolyse fortrnges nye glasfibre i forholdet 4:1. Substitution af rolie er undret. Energy from polymer (20%): Ved solvolyse anvendes 20% af energiindholdet i processen (i stedet for 40%)Kulfibre i stedet for glasfibre

Potentialet for miljgevinster er meget strre, nr der er tale om kulfibre end nr der er tale om glasfibre24

Flsomhedsanalyse Solvolyse - EnergiEn reprsentativ komposit:Polyester (30%)Glasfibre (60%)Filler (10%)

ndrede forudstninger ved solvolyse:

Off-shore: Mllevingerne tages ned p havetSubstitution rate 4:1: Ved solvolyse fortrnges nye glasfibre i forholdet 4:1. Substitution af rolie er undret. Energy from polymer (20%): Ved solvolyse anvendes 30% af energiindholdet i processen i stedet for 40%

Energiregnskabet for genanvendelse af off-shore vinger er positivt

25

Flsomhedsanalyse Solvolyse - EnergiEn reprsentativ komposit:Polyester (30%)Kulfibre (60%)Filler (10%)

ndrede forudstninger ved solvolyse:

Off-shore: Mllevingerne tages ned p havetSubstitution rate 4:1: Ved solvolyse fortrnges nye glasfibre i forholdet 4:1. Substitution af rolie er undret. Energy from polymer (20%): Ved solvolyse anvendes 30% af energiindholdet i processen i stedet for 40%Kulfibre i stedet for glasfibre

Potentialet ved genanvendelse af kulfibre ER meget strre26

KonklusionerGenanvendelse er kun en fordel, hvis der er et marked for de genanvendte materialerHvordan skaber vi en tilstrkkelig eftersprgsel?Genvinding af fibre har det strste potentiale for at gavne miljet ved en substitutionMen det er svrt at f en acceptabel kvalitet p fibreneKulfibre er meget mere vrdifulde end glasfibreDer er meget kompositmateriale, der skal bortskaffes i de kommende rtierMen i sammenligning med konventionelle energiteknologier bidrager vindkraft kun med 1/10 s meget affaldVi skal give os tid til at finde den rigtige lsning