TNO-innovatie biedt afgedankte windturbinebladen circulaire toekomst

Thema:
Sustainable WTG design based on circular economy
17 oktober 2022

Windenergie zit in een stroomversnelling. Alleen al in Europa komt op zee in 2030 circa 135 gigawatt aan windturbines te staan. De keerzijde is dat bladen op de schroothoop gaan belanden aan het einde van hun levensduur van 25 jaar. In Europa gaat het jaarlijks om zo’n vier miljoen ton afval. TNO is vergevorderd met een veelbelovende oplossing.

‘Die is ook hard nodig’, zegt Harald van der Mijle Meijer, senior consultant Wind Energy Technology van TNO. ‘We moeten niet alleen van die enorme berg turbinebladen af die nu begraven of verbrand wordt, maar ook stellen overheden steeds strengere eisen aan de bouwers en eigenaren van windparken. Bedrijven die inschrijven op een tender voor de aanleg van een windpark op zee moeten in veel landen kunnen aantonen dat de windturbines grotendeels te recyclen zijn. De meeste onderdelen zoals fundering en toren zijn dat al, maar voor de bladen is nog geen commercieel aantrekkelijke oplossing. Daar werken wij aan bij TNO binnen het Brightlands Materials Center. Dit initiatief van TNO en de provincie Limburg is gespecialiseerd in de ontwikkeling van duurzame materialen.

Unieke methode

Het gaat om een unieke methode om de vezels uit het turbineblad te winnen en te hergebruiken in nieuwe producten. De huidige bladen bestaan voor meer dan de helft uit glas- en koolstofvezel, die in beginsel geschikt zijn voor hergebruik. Aan het einde van de levensduur zijn er verschillende duurzame opties voor de bladen. Mechanisch of chemisch recyclen heeft nadelen voor kwaliteit en opschaling. De experts van TNO en Brightlands Materials Center hebben zich daarom gericht op een thermochemisch proces met pyrolyse, waarbij het materiaal op bijna vijfhonderd graden wordt verhit zonder zuurstof, waardoor de vezels vrijkomen. Vervolgens zijn ze te verwerken in thermoplastisch composiet om dat te gebruiken in recyclebare producten. Die methode levert de beste uitkomsten om het gerecyclede materiaal steeds weer te hergebruiken.

‘Het mes snijdt aan twee kanten, je lost een afvalprobleem op en je biedt fabrikanten in uiteenlopende sectoren gerecycled materiaal aan.’

Mes snijdt aan twee kanten

TNO Business Development Manager Richard Janssen, werkzaam bij Brightlands Materials Center: ‘We werken hier met een groep onderzoekers aan de ontwikkeling en innovatie van polymere materialen, in dit geval thermoplastische composieten. Die bestaan uit plastic en vezels, wat ze extra sterk maakt. Je ziet ze daarom in steeds meer producten, van auto-onderdelen tot sportartikelen. Bladen van windturbines bestaan ook uit composieten, maar een ander type: thermohardende composieten. Deze bevatten ook vezels maar een ander type plastic dat uithardt tijdens de productie en heel lastig te recyclen is. Pyrolyse is een oplossing voor dit probleem, waardoor de vezels teruggewonnen kunnen worden. Deze vezels gebruiken we vervolgens in de makkelijker te recyclen thermoplastische composieten, zodat ze na het gebruik eenvoudiger uit elkaar te halen zijn.

Composiet is net zo sterk als metaal maar veel lichter in gewicht. We ontwikkelen hier niet alleen technologieën om thermoplastische composieten te maken, maar ook om ze te kunnen recyclen. Je wilt dat ze circulair zijn en zo lang mogelijk in uiteenlopende producten worden toegepast. Het mes snijdt aan twee kanten, want je lost een afvalprobleem op en je biedt fabrikanten in uiteenlopende sectoren gerecycled materiaal aan. Ze hoeven voor hun producten dan geen grondstoffen te gebruiken.’

Opschalen

Mariusz Cieplik, Innovatiemanager Bio-energie bij TNO en gespecialiseerd in hoge temperatuur conversieprocessen: ‘Het gaat hier om een verbreding van een technologie die samen eerder is ontwikkeld voor productie van biochar, een bodemverbeteraar die we via pyrolyse maken uit biomassa. Dat proces maken we nu geschikt voor het recyclen van de bladen van windturbines. Er zijn namelijk sterke overeenkomsten tussen die twee. In beide gevallen gaat het om het goed kunnen scheiden van wat vrijkomt bij pyrolyse en de vaste stoffen die overblijven. De technologie is het lab inmiddels ontgroeid. We hebben nu een pilotinstallatie die op een schaal van enkele honderden kilogrammen biochar kan maken. Voor recycling van turbinebladen hebben we dat proces met succes nagebootst met enkele aanpassingen.

Bij TNO beschikken we nu over een perfect platform om verder uit te bouwen. Als we dit de komende jaren kunnen opschalen tot industrieel niveau hebben we een uniek recycleproces dat heel veel afval gaat schelen en het gebruik van grondstoffen beperkt omdat het materiaal dat we terugwinnen een nieuw leven krijgt in een ander, hoogwaardig product.’

‘Door ons innovatieve proces kunnen we aan twee kanten waarde toevoegen. Het materiaal dat we uit de bladen winnen is toepasbaar in veel hoogwaardige producten, zoals auto-onderdelen, meubels, verpakkingen, smartphones: te veel om op te noemen.’

Harald van der Mijle Meijer

senior consultant Wind Energy Technology, TNO

Twee werelden samenbrengen

Harald: ‘We maken dit voor alle partijen in de keten aantrekkelijk. Fabrikanten in verschillende sectoren, bijvoorbeeld de auto-industrie, krijgen steeds meer wettelijke verplichtingen om gerecyclede materialen in hun producten te gebruiken. En de windindustrie heeft een afvalprobleem. Wij brengen die twee werelden bij elkaar. Door ons innovatieve proces kunnen we aan twee kanten waarde toevoegen. Het materiaal dat we uit de bladen winnen is toepasbaar in veel hoogwaardige producten, zoals auto-onderdelen, meubels, verpakkingen, smartphones: te veel om op te noemen.’

Richard: ‘Het zou een oplossing kunnen zijn voor zowel de materiaal- als de energietransitie. Bij het maken van windturbinebladen is nooit goed nagedacht over het einde van de levensduur. Ze, moesten geld opleveren, sterk en veilig zijn, bestand tegen extreme weersinvloeden. Recycling was nooit echt aan de orde. Nu onderzoeken we hoe we de vezels uit bladen zo lang mogelijk in leven houden. Is het in een toepassing niet meer bruikbaar, zoals turbinebladen, dan verwerk je het weer in de volgende toepassing. Zo stel je verbranding zo lang mogelijk uit.’

Ketens organiseren

De recycling van de bladen zou over een paar jaar op een aantal plekken in het land moeten gebeuren, het liefst in de buurt van grote havens waar ze vanaf zee of land worden aangevoerd. Daar komen dan hubs om van de afgedankte bladen hoogwaardige halffabricaten of eindproducten te maken. TNO voert hierover in Europees verband overleg met bedrijfsleven, overheden en kennispartners om dit op grote schaal te organiseren.

Recycling windturbinebladen
Windturbineblad doormidden snijden

Laat je verder inspireren

9 resultaten, getoond 1 t/m 5

Winstgevendheid offshore wind in 2030 niet vanzelfsprekend

Informatietype:
Nieuws
17 november 2022

Uit een nieuwe TNO-studie blijkt wind op zee niet in alle gevallen winstgevend te zijn. TNO onderzocht aan de hand van scenario’s de commerciële haalbaarheid van windenergie op zee in 2030.

Switch naar het hybride energiesysteem

Informatietype:
Evenement

Hoe kan ons toekomstig elektriciteitsnet stabiel en betaalbaar blijven? Meld je aan voor het webinar en krijg inzicht in de technologische en maatschappelijke oplossingen voor ons toekomstige energiesysteem.

Startdatum:
Locatie:
Webinar

Webinar: Wind op zee onder druk

Informatietype:
Evenement

Offshore windenergie groeit enorm, maar bij die groei komen verschillende uitdagingen kijken. Om de waarde van grote volumes windenergie in het toekomstige energiesysteem te maximaliseren, is het noodzakelijk dat er positieve business cases mogelijk zijn voor ontwikkelaars.

Startdatum:
Locatie:
Webinar

Duurzaam ontwerp om windturbines circulair te maken

Informatietype:
Artikel

Aan het eind van hun levensduur belanden de bladen van windmolens op de vuilnishoop. TNO werkt aan het ontwerp van volledig te rcyclen turbinebladen.

Offshore windcondities

Informatietype:
Artikel

Voor de ontwikkeling van windparken op zee hebben ontwikkelaars behoefte aan kennis van de windcondities. TNO kent de windcondities door windmetingen.