风能是最稳定的可再生能源投资吗

导读 Covid-19 大流行造成了能源市场有史以来最严重的破坏之一。 由于大量化石燃料撤资、气候变化政策和脱碳,一个明显黯淡的长期未来前景意外

Covid-19 大流行造成了能源市场有史以来最严重的破坏之一。 由于大量化石燃料撤资、气候变化政策和脱碳,一个明显黯淡的长期未来前景意外地因健康危机带来的短期但更严重的冲击而恶化,并将关键的能源部门置于一最严重的生存危机。项目开发商、私人资本、公司、机构投资者和公共市场现在已将注意力转移到可持续实践、业务和资产上。

突然之间,每个人似乎都从同一页读到:我们必须大幅增加对可再生能源的投资,并减少对高碳燃料的严重依赖。

毫不奇怪,风力发电是最容易开发、最高效的可再生能源发电燃料,也是碳排放量最低的能源之一,在我们的清洁能源转型中获得了特别的重视。尤其是海上风电,它正处于阳光下,海上风电投资在 2020 年上半年翻了两番,达到 350 亿美元,是 Covid-19 危机期间所有能源行业增长最快的。

环境危机

风能作为鸟和蝙蝠杀手赢得了不应有的声誉。然而,事实是,家猫杀死了更多的鸟类,而风力涡轮机提供了一些最便宜、最清洁的能源,并且是环境足迹最低的能源之一。

然而,风力发电现在呈现出无法预料的环境噩梦: 数十万个老化的风力涡轮机叶片即将报废,其中大多数无处可去,只能填埋。

许多清洁能源爱好者不知道,风力涡轮机叶片通常由不可生物降解的玻璃纤维或碳纤维材料制成,这意味着它们注定要在土坑中永远保持不变,并造成另一个环境问题。

风力发电实际上是无碳的,大约 85% 的涡轮机部件,包括钢、齿轮、铜线和电子齿轮,都很容易回收或重复使用。现代风力涡轮机主要由钢制成,这是一种易于回收的材料。

然而,涡轮叶片完全是另一回事。

考虑到您的典型涡轮机可以达到 180 英里/小时的速度并产生巨大的离心力和其他高冲击类型的应力,传统涡轮机必须承受巨大的压力。此外,海上风力涡轮机经常遇到特别恶劣的天气条件,包括导致叶片质量随时间显着恶化的5级风暴。 为了确保风力涡轮机满足强度和多功能性要求以可靠地运行至少二十年左右,风力涡轮机叶片通常由纤维/树脂复合材料制成。

不幸的是,到目前为止,这些材料已被证明特别难以回收。

使这一点更加复杂的是普通涡轮叶片的庞大尺寸和体积:涡轮叶​​片的长度可以比​​波音 747 机翼更长,因此它们的处理和运输很麻烦。为了粗略了解它们的大小,请考虑在 2018 年,三菱重工维斯塔斯海上风电推出了第一台商用的两位数涡轮机,即 V164-10.0 MW,其叶片长 80 米,每个重 35 吨,叶尖高度为约187米。与此同时,GE Renewable Energy 目前正在开发 Haliade-X 12 MW,这是一种容量为 12 兆瓦、叶片长度为 107 米、高度为 260 米的大型涡轮机。

考虑到它们庞大的比例,通往它们最终安息地的第一步通常是使用镶有钻石的工业锯切开柔软的玻璃纤维,制成可以绑在拖拉机拖车上的小块。

但问题并不止于此。风电场往往是分阶段安装和调试的,这意味着大量叶片可以同时达到其使用寿命,从而威胁到缺乏足够存储或专门设备来处理它们的废物处理设施。更糟糕的是,一些研究发现,风力涡轮机的磨损比通常规定的 20-25 年的预期寿命要快得多。

未来解决方案

如果正在展开的情况听起来令人担忧,那么请考虑一下风电革命才刚刚开始。

美国风电行业在 2019 年委托了价值 9,143 兆瓦的新装机容量,这是该国历史上新风电装机容量的第三高数字。根据美国风能协会 (AWEA)的最新能源报告,截至今年年底,该国的总风电装机容量为 105.6 吉瓦,供应了该国约 2.5% 的能源需求。

这有助于可再生能源在该国能源结构中首次超过煤炭。

IEA 预测,到 2040 年,海上风电将成为价值 1 万亿美元的产业。同时,国际贸易协会全球风能委员会估计,到 2030 年,全球风电部署将达到 2,110 吉瓦——或近四倍的增长——供应全球 20% 的电力。这将转化为创造 240 万个新工作岗位,并减少超过 33 亿吨的二氧化碳排放量。

这也意味着必须处理数百万吨的风力涡轮机废物。

值得庆幸的是,行业专家已经在努力寻找解决日益增长的风电威胁的方法。

尽管三叶涡轮机已成为清洁能源发电的标准模型,但随着工程师们寻求更高效、更具成本效益的模型,情况不太可能长期保持这种状态。一种具有严重街头信誉的未来主义设计是无叶片风力涡轮机。Vortex Bladeless创造了原型无叶片涡轮机,利用风塔的陀螺运动来产生能量。该公司表示,该设计的成本可能比传统涡轮机低 50%,并且能更好地承受磨损。

其他公司已经认识到,永久埋葬涡轮叶片并不是一个可行的长期解决方案,并且正在开发新的解决方案来摆脱退役的涡轮叶片。一家这样的公司是 Global Fiberglass Solutions,这是一家使用化学方法(如溶剂分解或热解)的初创公司,其中非常高的温度会破坏粘合剂材料,留下需要单独处理的纤维。所得材料被压制成可用于地板和墙壁的颗粒和纤维板。

Global Fiberglass 表示,它可以有效处理 99.9% 的标准涡轮叶片,并拥有每家工厂每年处理 6,000 至 7,000 个叶片的能力。但在建筑业对使用涡轮机碎片作为建筑材料的想法热身之前,爱荷华州米尔斯湖的少数市政和商业垃圾填埋场接受了它们;南达科他州苏福尔斯;Casper 可以期待继续忙碌。

与此同时,巨型废物公用事业废物管理公司。正在与可再生能源公司密切合作,为风车叶片的加工、回收和处置开发有效的解决方案。

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