Que deviennent les pales d'éoliennes à la fin de leur cycle de vie ?

Jun 06, 2023

Perchées au sommet de tours hautes de plusieurs centaines de mètres, surplombant des plaines herbeuses ou des mers venteuses, des pales blanches et élégantes tracent des cercles lents et puissants dans les airs. Le cycle de vie des pales d'éoliennes, qui dure environ 25 ans, peut-il être aussi circulaire que les arcs élégants qu'elles sculptent dans le ciel ?

Cet article suivra la pale d'une éolienne du « berceau à la tombe », puis explorera des solutions pour un cycle de vie plus responsable et durable. Pour en savoir plus sur le cycle de vie actuel et une solution plus durable pour les éléments de terres rares dans les éoliennes, lisez Comment sont fabriquées les éoliennes ?

Une éolienne comprend une fondation, une tour, un câblage électrique, une nacelle entre les pales et les pales elles-mêmes. Les matières premières utilisées dans la fondation et la tour (acier et béton) et le câblage (cuivre et aluminium) sont relativement bon marché, et l'industrie éolienne utilise une petite fraction de la demande mondiale pour ces matériaux.

Les pales d'éoliennes sont une autre histoire. Les pales sont principalement constituées de fibre de carbone, de fibre de verre et de bois de balsa et l'industrie éolienne génère une part importante de la demande mondiale pour ces matériaux : 10 % de la demande mondiale de fibre de verre et 24 % de fibre de carbone proviennent des éoliennes. Alors que la fibre de carbone et la fibre de verre d'aujourd'hui nécessitent beaucoup d'énergie pour être produites et sont difficiles à recycler, l'incorporation de plus de biomatériaux dans leurs composites et le développement de nouvelles technologies de recyclage peuvent réduire leur empreinte. De plus, heureusement, les fibres et les époxy nécessaires à la fabrication de ces matériaux synthétiques solides sont largement disponibles.

L'approvisionnement en bois de balsa, en revanche, est fortement concentré en Équateur et au Pérou. La forte demande de bois de balsa dans les pales pour un support structurel léger a lié la demande de l'industrie éolienne à l'augmentation de l'exploitation forestière de la forêt amazonienne et de l'agriculture dans les plantations de balsa. En 2020, la demande de bois de balsa a dépassé l'offre. Les exportations légales et illégales de balsa ont transformé les paysages forestiers à proximité des communautés autochtones avec une consultation ou un consentement limité des communautés concernées.

Pour s'assurer que l'industrie éolienne respecte la justice environnementale et gère ses matières premières, de nombreuses entreprises remplacent le balsa par d'autres matériaux. Par exemple, LM Wind Power a minimisé le balsa dans ses pales, en le remplaçant par des mousses plastiques synthétiques PET et PVC. De plus, INCA Renewtech a inventé BioBalsa, un matériau de lame durable en cellulose de chanvre. La société de recherche énergétique Wood Mackenzie estime que le nombre de pales utilisant du PET comme matériau de base au lieu du balsa passera de 20 % en 2018 à 55 % en 2023.

Oui! La bonne nouvelle est que l'acier, le fer, l'aluminium, le cuivre, le béton et les composants électroniques des fondations, des tours et du câblage des éoliennes peuvent être entièrement recyclés. Le recyclage des lames est un défi plus grand, mais important à surmonter.

En 2021, aux États-Unis, 8 000 pales, qui mesurent chacune en moyenne environ 200 pieds, ont été retirées. D'ici 2050, le monde tirera peut-être 15 à 18 % de son énergie du vent, mais pourrait également avoir 43 millions de tonnes métriques de pales à la retraite à traiter. Bien que l'enfouissement des pales ne constitue pas une menace de contamination du sol ou des eaux souterraines et ne représenterait qu'une infime fraction des flux mondiaux de déchets solides, le cycle de vie des éoliennes serait plus circulaire s'il y avait plus d'options pour réutiliser ou recycler les pales.

Les matériaux composites comme la fibre de verre et la fibre de carbone sont difficiles à décomposer, précisément parce qu'il s'agit de mélanges composites finement mélangés de différents matériaux qui doivent être séparés pour être recyclés. Ces composites rendent les lames robustes et durables, résistant à l'usure pendant des décennies.

Alors qu'aujourd'hui, de nombreuses pales d'éoliennes à la retraite finissent dans des décharges, des entreprises innovantes ont développé des technologies de réutilisation et de recyclage pour éviter ce sort. Veolia, en partenariat avec GE, peut déchiqueter des lames en fibre de verre et les transformer en ciment. Carbon Rivers peut transformer des pales en fibre de verre en textiles et autres matériaux synthétiques, tandis que Global Fiberglass Solutions transforme la fibre de verre recyclée en traverses de chemin de fer et en granulés de plastique. Vestas et un réseau de partenaires ont développé le plan CETEC (Circular Economy for Thermosets Epoxy Composites), qui permettra dans les trois prochaines années de séparer les fibres des pales de l'époxy et d'utiliser l'époxy dans de nouvelles pales.

Les entreprises ont également commencé à développer de nouvelles technologies de lames plus recyclables qui continuent de garantir la résistance tout en facilitant le traitement en fin de vie. Par exemple, Siemens Gamesa a installé la toute première pale d'éolienne recyclable dans un parc éolien offshore en Allemagne en juillet 2022. Elle utilise un nouveau type de pale en résine époxy. Lorsque la lame est immergée dans un fluide acide à haute température, la résine se dissout et les composants se séparent, devenant recyclables. L'entreprise vise à rendre toutes ses lames entièrement recyclables d'ici 2030.

Toutes les parties prenantes de l'énergie éolienne, y compris les États, le gouvernement fédéral, les entreprises, les fournisseurs et les consommateurs, peuvent alimenter le développement responsable et durable d'une industrie de l'énergie éolienne circulaire. Certaines stratégies incluent :

Quand on pense aux éoliennes, on visualise de grands cercles haut dans le ciel. Le cycle de vie des pales d'éoliennes peut être tout aussi circulaire. Les engagements des gouvernements, de l'industrie et des consommateurs nous amènent vers des chaînes d'approvisionnement et une gestion de la fin de vie des lames encore plus responsables et durables.

Comment sont fabriquées les éoliennes ? Que se passe-t-il lorsque les éoliennes arrivent en fin de vie ? Que faudra-t-il pour s'assurer que ces lames colossales et majestueuses ne finissent pas dans les décharges ? D'où viennent leurs matières premières et, lorsqu'ils prendront leur retraite, pouvons-nous transformer ces matériaux en d'autres produits utiles ou en lames recyclées ? Comment pouvons-nous évoluer vers une chaîne d'approvisionnement durable et responsable de l'énergie éolienne et garantir que tous les matériaux bouclent la boucle ? Cliquez sur les liens ci-dessous pour obtenir des réponses :

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Publié dans:Énergie

Mots clés:Recyclage des technologies d'énergie propre, énergie renouvelable, cycle de vie des énergies renouvelables, énergie éolienne, énergie éolienne, éoliennes

A propos de l'auteur

Charlie Hoffs a été boursier d'été Schneider UCS 2022 à Cambridge, Massachusetts. Elle a obtenu son baccalauréat en génie chimique de l'Université de Stanford en 2022 et poursuit actuellement une maîtrise en recherche sur la santé communautaire et la prévention à Stanford. En avril 2020, elle a cofondé et continue de co-diriger unBox, une organisation dirigée par des jeunes qui travaille à unir et à donner aux jeunes les moyens de lutter contre l'insécurité alimentaire aux États-Unis.

Rachel Cleetus Directrice des politiques

John Rogers Responsable analytique de la campagne énergétique

Maria Chavez Analyste énergétique