Kam chodí odpočívat... větrníky?

Jednou z hlavních nevýhod větrných elektráren je jejich technologická náročnost. Aby totiž turbíny generovaly energii dostatečně efektivně, musí být jejich vrtule skutečně obrovská. Malá velikost vrtulí byla jedním z důvodů, proč se neuchytila první generace větrných elektráren vyvinutá v USA během ropné krize v 70. letech. Větrná pole s nízkými stožáry s rychle se otáčejícími malými vrtulemi byla málo efektivní, a návratnost investice tím pádem příliš dlouhá. Když ale v roce 1992 Kongres USA schválil daňové úlevy v oblasti zelených zdrojů energie, výrobci zainvestovali do vývoje jednotek nové generace. Účinnost turbín začala rychle růst a s ní i jejich velikost.

Vrtule, která musí být navzdory obrovským rozměrům co nejlehčí a zároveň pevností obstát i náporu hurikánu, je výrobně a designově nejnáročnějším komponentem elektrárny. Ačkoliv jsou dnešní lopatky doslova zázrakem moderního inženýrství, jejich životnost přece jen není neomezená. Průměrná doba jejich využití je zhruba 20–25 let, což znamená, že se ke konci životního cyklu v současnosti blíží obrovské množství jednotek postavených za velkého boomu elektráren v 90. letech. Asociace WindEurope, která sdružuje výrobce větrné energie v EU, odhaduje, že jen v Evropě bude brzy nutno demontovat na 14 000 vrtulí. Provozovatele větrných farem, kteří jsou smluvně vázáni zajistit jejich bezpečnou likvidaci, čeká velký úkol.

Dobrá zpráva je, že okamžik, kdy si budeme muset položit klasickou nerudovskou otázku a ptát se „Kam s nimi?“, máme šanci ještě posunout. Vrtule, které již nesplňují přísné regule EU a USA, totiž lze ještě dále využívat a řada z nich putuje na nové instalace například do Ruska, Latinské Ameriky a v poslední době hlavně do Indie. Další pozitivní zjištění pro větrnou energii je, že 85–90 % komponentů elektráren, které je nutné vyřadit – jedná se hlavně o ocelové díly, dřevo, měděné vedení, elektroniku a další součástky –, lze beze zbytku recyklovat. Ta horší část celého příběhu je, že po demontáži velké 4,2MW turbíny nám stále zbývá kolem 50 tun nekovových materiálů, které recyklovat neumíme, a asi 75 % z tohoto množství připadá na vrtuli. Dnešní technologie při jejich konstrukci upřednostňuje uhlíková vlákna, starší generace jsou převážně sklolaminátové. V obou případech jde o velmi pevné materiály, které je extrémně složité recyklovat, přetvářet do jiné podoby, a dokonce i spalovat. Velké množství vrtulí sice končí v kogeneračních spalovnách, kde ale produkují až 60 % pevných zbytků. Problém s recyklací se tak sice zmenší, ale nezmizí.

Recyklace uhlíkových nebo sklolaminátových kompozit je náročná hlavně proto, že se během procesu musí oddělit epoxidové pojidlo od vláknitého základu. Jedním z mála známých postupů je využití pyrolýzy – rozkladu materiálu na jeho základní složky pomocí vysokých teplot. Listy vrtule se v tomto případě nejdříve nařežou diamantovou pilou, poté se taví ve speciálních pecích v inertní atmosféře při teplotách 450–700° C. Hlavním výstupním materiálem jsou vlákna využitelná při výrobě lepidel, barev či pojiv do stavebních hmot. Proces ovšem vyžaduje velký vklad tepla, a tedy i velkou uhlíkovou stopu.

Společný projekt německých firem Geocycle a Zajons tuto nepříjemnost vyřešil tím, že zpracování vyřazených lopatek zařadil do cyklu výroby cementu. Pryskyřice je v tomto případě využívaná jako zdroj tepla, vlákna se proměňují v popel, který se míchá s vápnem a jílem a pálí na škváru, ze které dalším zpracováním vzniká cement. Technologie vykazuje dobré výsledky a běží již od roku 2009. Do vývoje pyrolýzy investuje i další recyklační specialista, firma Veolia. Využívání zpracovaného kompozitu jako pojiva do cementu testuje v pobočkách v americkém Missouri a se slibnými výsledky zde již zpracovala více než 100 vrtulí.

BRIO, společný projekt firem Iberdrola, Tecnalia a Gaiker-IK4, zase vyvinul technologii mechanického oddělování vláken z recyklovaného kompozitu a využívá je pro zpevňování betonu. Zbylé polymery pak zpracovává na vrstvené panely využitelné jako stavební materiál a izolace.

Laminát lze použít i jako recyklovaný materiál bez jeho rozkladu na základní složky. Startup Global Fiberglass Solutions vyvinul technologii, která z rozebraných lopatek vrtulí lisuje pelety a dodává je jako vstupní materiál výrobcům stavebních prefabrikátů. Zástupce GFS tvrdí, že jsou takto schopni využít 99,9 % materiálu vrtule a jejich pilotní továrna už nyní zvládne zpracovat šest až sedm tisíc lopatek ročně.

Řezání, drcení a zpracovávání není jediný osud, který vrtule na konci jejich životního cyklu čeká. Někteří odborníci tvrdí, že nejefektivnějším způsobem je využívání celých jejich částí.American.

Wind Energy Association (AWEA) například publikovala studii, kde navrhuje řadu způsobů, jak rozebrané vrtule využít jako materiál pro stavbu mostů, vybavení dětských hřišť, laviček a dalších prvků městských mobiliářů nebo jako vysoce odolnou střešní krytinu. Stejný postup navrhuje i projekt Re-Wind, na kterém spolupracují univerzity z USA, Irska a Severního Irska. Z turbín inženýři dokážou vyrobit součástky vysílačů, zařízení přenosových energetických sítí anebo levné a mobilní přístřešky využitelné při humanitárních projektech a živelních katastrofách.

Plány však nezůstávají jen na výkresech. V Rotterdamu už dnes funguje hřiště Wikado, jehož skluzavky, prolézačky, věže a rampy jsou vyrobeny z pěti recyklovaných vrtulí větrných elektráren. Další bývalé lopatky pak slouží jako městské lavičky v nizozemském Terneuzen, v městě Almere z nich vyrobili přístřešky zastávek MHD a v dánském městě Ålborg mají dva pětapadesátimetrové listy vytvořit krytý most. Přes řeky by se měly bývalé lopatky brzy klenout i v Polsku. Zdejší firma Anmet se na recyklaci a druhotné využití vrtulí specializuje, a na technologii výroby mostů drží dokonce evropský patent.

Přes všechna inovativní řešení končí velká část vrtulí na skládkách. Zákony EU to sice zakazují, ale v USA a jinde ve světě, kde neplatí přísné zákony o skládkování, takto ukládají většinu vyřazených rotorů. Na jednu stranu je tento způsob poměrně bezpečný, protože materiály jsou odolné proti rozkladu, což ale znamená, že v zemi budou ležet de facto navždy. Vzhledem k velikosti a složitosti zpracování je navíc mohou přijímat jen specializované skládky a k ekologické zátěži skládkování se tak přidává ještě velmi náročná přeprava na dlouhé vzdálenosti. Výrobce v USA však zatím státní orgány do vývoje způsobů recyklace příliš nenutí, protože i přes své obří rozměry představují vrtule větrných elektráren pouze nepatrný zlomek všeho odpadu. Analýza institutu Electric Power Research odhaduje, že veškerý materiál lopatek vrtulí, který by do roku 2050 měl skončit na skládkách, činí pouhých 0,015% odpadů, který USA vyprodukují za jediný rok.

V EU, kde je skládkování přísně regulováno a postupně ukončováno, jsou výrobci tlačeni k vývoji jak způsobů recyklace vrtulí, tak nových technologických postupů jejich výroby. Snaha již začíná nést plody. Jeden z největších producentů větrných turbín, firma Vestas Wind Systems A/S, pracuje na prototypu vrtule NREL vyrobené z materiálů pojených termoplastickou hmotou. Na rozdíl od klasické pryskyřice, která působením tepla ztvrdne, lze nové pojivo teplem znovu roztavit a kompozitní materiál snadno rozebrat na jednotlivé složky. Pojivo, které je vyvíjeno pod názvem Elium, má podle jeho výrobce nejenom umožnit vyrábět stoprocentně recyklovatelné vrtule, ale i zlepšit jejich vlastnosti. Zvlášť slibné výsledky prý přináší testy v oblasti tlumení vibrací. Hluk vznikající při provozu elektráren je přitom jedním z hlavních důvodů vyřazování stárnoucích vrtulí. Nový materiál by tedy měl nejenom usnadnit recyklaci, ale i prodloužit dobu jejich využitelnosti v blízkosti obydlených oblastí.