The use of wind turbine materials in their end-of-life

Abstract

As the need for clean energy is rising, wind turbines have been considered as key to reducing emissions in energy production. The number of wind turbines and wind farms in Finland has increased significantly in recent years. Thus, more attention is being given to the material flows caused by their decommissioning or demolition with regards to the circular economy.

In this thesis, different ways to handle wind turbine materials in their end-of-life were researched. In addition, any limits that different materials or structures pose to the lifetime of a single turbine were addressed. The materials and structure of wind turbine components were researched through a literary review. Additionally, a case study was conducted to determine the end-of-life options for a wind turbine in Finland and if we have the capacity to recycle the decommissioned material flows. The case study estimated the amount of materials to be decommissioned through the material volumes of a single reference wind turbine and statistics of the built wind turbines in Finland.

The results of the case study showed that the recycling material flows caused by wind turbine decommissioning can be managed in Finland. The estimate showed that Finland will face a surge in wind turbine material recycling in the 2050s, and these amounts could be more difficult to recycle with the current capacity in Finland.

Puhtaan energian tarpeen kasvaessa on tuulivoimaloita pidetty oleellisena osana energian tuotannon päästöjen pienentämistä. Tuulivoimaloiden ja tuulivoimapuistojen määrä Suomessa on kasvanut viime vuosina huomattavasti. Tästä johtuen niiden purkamisesta aiheutuviin materiaalivirtoihin on alettu kiinnittämään enemmän huomiota kiertotalouden näkökulmasta.

Tässä työssä selvitettiin miten tuulivoimaloissa käytettyjä materiaaleja voidaan käsitellä tuulivoimalan elinkaaren lopussa. Lisäksi työssä tarkasteltiin rajoittaako jokin tietty materiaali tai komponentti tuulivoimalan käyttöikää. Komponenttien rakennetta ja materiaaleja tutkittiin kirjallisuuskatsauksen avulla. Lisäksi tehtiin tapaustutkimus siitä, millainen loppuelinkaari tuulivoimaloilla on Suomessa ja pystytäänkö tulevaisuuden kierrätysvolyymeihin vastaamaan. Tapaustutkimuksessa arvioitiin tulevien vuosien kierrätysmääriä referenssituulivoimalan materiaalimäärien ja Suomeen jo rakennettujen tuulivoimaloiden tilastojen avulla.

Tapaustutkimuksen tulokset osoittivat, että Suomessa pystytään pääsääntöisesti vastaamaan käytöstä poistettujen tuulivoimaloiden materiaalien kierrätysmääriin. Arvion mukaan kierrätysmäärissä tulee olemaan suurempi kierrätyspiikki 2050-luvulla, jolloin kierrätysmääriin vastaaminen voi olla haastavampaa nykyisillä kierrätyskapasiteeteilla Suomessa.