Khi điện gió phát triển nhanh tại châu Âu, số lượng tuabin và cánh quạt hết vòng đời cũng sẽ gia tăng. Một doanh nghiệp Thụy Điển đang thử nghiệm nhiều cách tái sử dụng các bộ phận của tuabin gió, từ biến vỏ nacelle thành nhà siêu nhỏ, cánh quạt thành mặt tiền bãi đỗ xe đến chế tạo ván trượt tuyết, qua đó mở thêm hướng đi cho kinh tế tuần hoàn trong ngành năng lượng tái tạo…

Châu Âu đang hướng tới một năm kỷ lục về điện gió. Trong nửa đầu năm 2026, khu vực này đã lắp đặt thêm 8,8 GW công suất điện gió, tăng 30% so với cùng kỳ năm trước.

Theo WindEurope, tổ chức hoạt động trong lĩnh vực điện gió, lượng công suất mới này đủ cung cấp điện cho khoảng 7 triệu hộ gia đình châu Âu và thay thế lượng nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu tương đương 25 tàu chở LNG mỗi năm.

Tuy nhiên, tốc độ phát triển nhanh của điện gió cũng đặt ra một bài toán mới: điều gì sẽ xảy ra với những tuabin khi chúng hết vòng đời vận hành?

Mỗi tuabin được đưa vào hoạt động hôm nay cuối cùng sẽ phải tháo dỡ. Trong khi phần lớn vật liệu cấu thành tuabin có thể được tái chế tương đối dễ dàng, cánh quạt - bộ phận chiếm tỷ trọng lớn về vật liệu composite - vẫn là một thách thức đối với ngành.

KHI TUABIN GIÓ CÓ “ĐỜI SỐNG THỨ HAI”

Có tới 90% khối lượng của một tuabin gió được làm từ những vật liệu có khả năng tái chế tương đối dễ dàng như thép, đồng, nhôm và bê tông. Nhưng vật liệu composite, vốn chiếm phần lớn cấu tạo của cánh quạt, lại phức tạp hơn nhiều.

Trao đổi với Euronews Earth, bà Eva Julius-Philipp, Giám đốc Môi trường và Phát triển bền vững của lĩnh vực Điện gió tại Vattenfall, cho biết việc tách vật liệu composite khỏi nhựa nền đòi hỏi các quy trình chuyên biệt, thường sử dụng nhiệt độ cao hoặc những phương pháp xử lý tiêu tốn nhiều năng lượng.

Trong một số trường hợp, các quy trình này còn có thể ảnh hưởng đến chất lượng và giá trị của vật liệu thu hồi, khiến việc tái chế ở quy mô lớn trở nên khó khăn hơn.

Đây là lý do Vattenfall đang tìm kiếm những cách thức khác để kéo dài vòng đời của các bộ phận tuabin thay vì chỉ tập trung vào việc tháo dỡ và xử lý chúng sau khi hết hạn sử dụng.

Sau khi đưa ra lệnh cấm chôn lấp đối với cánh quạt, vỏ nacelle và chóp mũi tuabin từ năm 2021, công ty Thụy Điển bắt đầu thử nghiệm nhiều phương án tái sử dụng.

Một trong những dự án gây chú ý là việc Vattenfall hợp tác với hãng thiết kế Superuse để biến vỏ nacelle của một tuabin gió đã ngừng hoạt động thành một căn nhà siêu nhỏ.

Nacelle là bộ phận nằm trên đỉnh tháp tuabin, chứa các thiết bị cơ khí và điện quan trọng. Chiếc vỏ được sử dụng trong dự án từng nằm trên một tháp tuabin gió tại Áo.

Công trình được giới thiệu tại Tuần lễ Thiết kế Hà Lan năm 2024 trong khuôn khổ một sáng kiến nhằm tìm hiểu cách tái sử dụng vật liệu với mức tiêu thụ năng lượng và phát thải thấp nhất có thể.

Không chỉ vỏ nacelle, cánh quạt - bộ phận khó tái chế nhất của tuabin - cũng đang được thử nghiệm cho những mục đích sử dụng mới.

Sau khi được tháo dỡ vào năm 2023, 57 cánh quạt từ trang trại điện gió trên bờ Norre Okse So của Đan Mạch đã được tái sử dụng làm một phần mặt tiền của bãi đỗ xe nhiều tầng tại thành phố Lund, Thụy Điển.

Từ những thử nghiệm này, hàng loạt ý tưởng khác được mở ra, trong đó có việc sử dụng cánh quạt cũ làm khung cho các tấm pin mặt trời hoặc chế tạo ván trượt tuyết trên núi.

Các dự án như Tiny House, các công trình sử dụng cánh quạt và ván trượt tái chế hiện chưa phải là giải pháp ở quy mô lớn. Tuy nhiên, chúng giúp chúng tôi tích lũy kinh nghiệm, phát triển các ứng dụng mới và kích thích thị trường cho các giải pháp tuần hoàn.

Bà Eva Julius-Philipp  Giám đốc Môi trường và Phát triển bền vững của lĩnh vực Điện gió tại Vattenfall

Theo Vattenfall, những dự án như nhà siêu nhỏ, công trình sử dụng cánh quạt làm vật liệu xây dựng hay ván trượt tái chế hiện chưa thể trở thành giải pháp xử lý ở quy mô lớn. Tuy nhiên, những dự án này giúp doanh nghiệp tích lũy kinh nghiệm, phát triển các ứng dụng mới và quan trọng hơn là kích thích thị trường cho các giải pháp kinh tế tuần hoàn.

Theo bà, nếu bảo đảm an toàn, kéo dài vòng đời của các bộ phận hiện có thông qua tái sử dụng và tân trang vẫn là phương án được ưu tiên.

CÁNH QUẠT DÀI 100 MÉT VÀ BÀI TOÁN TÁI CHẾ PHỨC TẠP

Cánh quạt tuabin gió có thể dài từ 50-100 mét và được thiết kế để hoạt động trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt trong thời gian lên tới 25 năm. Độ bền cao là một yêu cầu quan trọng đối với cánh quạt, nhưng cũng chính đặc tính này khiến chúng trở thành một trong những bộ phận khó tái chế nhất của tuabin.

Cấu tạo của một cánh quạt có thể bao gồm sợi thủy tinh, sợi carbon, nhựa epoxy, gỗ balsa, kim loại và nhiều loại chất độn khác. Những vật liệu này được ép chặt thành nhiều lớp để tạo ra một kết cấu vừa nhẹ vừa có độ bền cao. Khi hết vòng đời, việc tách riêng từng loại vật liệu vì thế không đơn giản.

Vattenfall đặt mục tiêu đạt 100% tính tuần hoàn đối với các vật liệu composite vào năm 2030 và đang nghiên cứu nhiều phương thức khác nhau, từ tái sử dụng, chuyển đổi mục đích sử dụng, tân trang đến tái chế.

Hiện doanh nghiệp sử dụng các quy trình tái chế cơ học để biến vật liệu từ cánh quạt thành các mảnh composite hoặc chất độn sử dụng cho những sản phẩm mới. Một phương pháp khác là nhiệt phân - quy trình tái chế bằng nhiệt nhằm thu hồi các sợi và những vật liệu thứ cấp khác.

Tuy nhiên, bài toán công nghệ chỉ là một phần. Vấn đề lớn hơn còn nằm ở khả năng hình thành một thị trường tái chế đủ lớn và ổn định.

Các cánh quạt đã ngừng hoạt động không trở nên sẵn có theo một dòng chảy ổn định và có thể dự đoán được, điều này khiến các giải pháp tái chế khó mở rộng về mặt kinh tế.

Bà Eva Julius-Philipp Giám đốc Môi trường và Phát triển bền vững của lĩnh vực Điện gió tại Vattenfal

Đây là một nghịch lý của ngành điện gió: trong khi nhu cầu xử lý cánh quạt hết vòng đời sẽ tăng mạnh, nguồn cung vật liệu phế thải lại không xuất hiện đều đặn theo thời gian.

Thế hệ đầu tiên của các trang trại điện gió quy mô lớn tại châu Âu sẽ lần lượt kết thúc vòng đời vận hành trong những năm tới. Khi đó, ngày càng nhiều cánh quạt sẽ được đưa vào giai đoạn tháo dỡ, tạo áp lực lớn hơn đối với hệ thống xử lý.

Theo Vattenfall, điều này đòi hỏi các giải pháp phải đồng thời đáp ứng ba yêu cầu: có khả năng mở rộng, hiệu quả về chi phí và sử dụng ít năng lượng.

CHÂU ÂU VẪN THIẾU MỘT HÀNH LANG PHÁP LÝ CHUNG

Bên cạnh công nghệ và bài toán kinh tế, hành lang pháp lý cũng đang trở thành một yếu tố quyết định khả năng phát triển thị trường tái chế cánh quạt.

Liên minh châu Âu hiện chưa áp dụng lệnh cấm chung đối với việc chôn lấp cánh quạt tuabin gió đã hết vòng đời. Mới chỉ có Áo, Phần Lan, Đức và Hà Lan áp dụng các lệnh cấm mang tính ràng buộc ở cấp quốc gia. WindEurope đang thúc đẩy Liên minh châu Âu đưa cam kết này thành quy định có tính pháp lý bắt buộc đối với tất cả các quốc gia thành viên.

Theo bà Julius-Philipp, điều cần thiết hiện nay là một khuôn khổ pháp lý có thể tạo điều kiện để các chuỗi giá trị tuần hoàn và nguồn nguyên liệu thứ cấp phát triển đến quy mô lớn.

Bà kỳ vọng Đạo luật Kinh tế tuần hoàn của Ủy ban châu Âu, dự kiến được đề xuất vào cuối năm nay, sẽ góp phần hình thành khuôn khổ cần thiết.

Điều này cho thấy bài toán xử lý tuabin gió hết vòng đời không chỉ là vấn đề kỹ thuật của ngành năng lượng mà còn liên quan đến thiết kế thị trường, chính sách chất thải, tiêu chuẩn vật liệu và khả năng hình thành các chuỗi cung ứng mới.

THIẾT KẾ CÁNH QUẠT NGAY TỪ ĐẦU ĐỂ CÓ THỂ TÁI CHẾ

Một hướng tiếp cận đang ngày càng được các nhà sản xuất quan tâm là đưa yêu cầu tái chế vào ngay từ giai đoạn thiết kế tuabin. Thay vì chờ đến khi cánh quạt hết vòng đời mới tìm cách xử lý, các nhà sản xuất đang phát triển những loại cánh quạt được thiết kế để có thể tháo rời và tái chế dễ dàng hơn. RecyclableBlades của Siemens Gamesa, hiện được sử dụng tại trang trại điện gió ngoài khơi Hollandse Kust Zuid của Vattenfall ở Hà Lan, là một ví dụ.

Những cánh quạt này sử dụng một loại nhựa nền có thể hòa tan trong dung dịch axit nhẹ ở nhiệt độ thấp. Nhờ đó, nhựa có thể được tách khỏi những vật liệu khác trong cánh quạt như sợi thủy tinh, sợi carbon, nhựa, gỗ và kim loại mà không làm ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính của chúng.

Điều này cho phép vật liệu thu hồi được sử dụng rộng rãi hơn để sản xuất những sản phẩm mới có chất lượng cao, thay vì chỉ được sử dụng cho những mục đích có giá trị thấp hơn.

Từ câu chuyện của Vattenfall có thể thấy, quá trình chuyển đổi năng lượng không dừng lại ở việc thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng các nguồn năng lượng tái tạo. Khi quy mô điện gió ngày càng lớn, câu hỏi về vật liệu, chất thải và vòng đời thiết bị cũng trở thành một phần không thể tách rời của quá trình chuyển dịch xanh.

Việc biến vỏ nacelle thành nhà ở, cánh quạt thành vật liệu xây dựng hay phát triển cánh quạt có thể tái chế cho thấy một hướng tiếp cận mới: thay vì coi những bộ phận hết vòng đời là chất thải cần xử lý, ngành điện gió có thể biến chúng thành nguồn nguyên liệu cho những chuỗi giá trị mới.

Đây cũng chính là một trong những bước chuyển quan trọng của kinh tế tuần hoàn: kéo dài vòng đời sản phẩm, giữ lại giá trị của vật liệu càng lâu càng tốt và giảm lượng tài nguyên phải khai thác mới cho nền kinh tế.