Techniek & Innovatie Recycling

Techniek & Innovatie Recyling

Het eeuwige
leven van
windturbinebladen

Tekst Jos Wassink

De eerste generatie windturbines laat de bladen vallen. Staat ons een stortvloed afgedankt onverteerbaar polyester materiaal te wachten? Er blijken tal van originele toepassingen mogelijk om windmolenbladen te hergebruiken.

Lees meer

Langs de A1 bij Barneveld liggen tientallen windmolenbladen te wachten op een tweede ronde. Met 40 meter lengte zijn ze voor de huidige begrippen klein, maar als je erlangs loopt zijn ze enorm. Het uiteinde is groot genoeg om rechtop in te staan. Het groenachtige materiaal, glasvezelmatten gedrenkt in een kunststof hars, polyester of epoxy, is decimeters dik en keihard. Wat weegt zo’n blad eigenlijk? “Een ton of zeven”, schat Wim Robbertsen, directeur van windturbinebedrijf Business in Wind. Hij laat zien hoe hij met zijn team windturbines een tweede leven verschaft.

De wereldkaart met pijltjes in zijn kantoor laat nog maar weinig lege plekken zien. Er is een flinke vraag naar tweedehands windmolens, vertelt Robbertsen. Zeker als je bedrijf niet alleen verkoopt, maar ook reviseert en installeert zoals Business in Wind doet. Veel windturbines worden al voor het einde van hun technische levensduur vervangen. “Met een 2 megawatt turbine kost de stroom op een bepaalde plek 4 cent per kilowattuur”, legt Robbertsen uit. “Als je daar een 6 megawatt turbine neerzet is dat nog maar 3 cent per kilowattuur en produceer je drie keer meer.” Die logica heeft ertoe geleid dat in veel vroege Nederlandse windparken de molens zijn vervangen door grotere turbines.

Robbertsen en collega’s exporteren de oorspronkelijke windmolens door heel Europa waar ze nog jaren meegaan. “Vaak zijn er beperkingen die ervoor zorgen dat mensen de voorkeur geven aan een kleinere turbine. Dat kan te maken hebben met vergunningen, toegangswegen of kraancapaciteit ter plaatse.”

Wat te doen met afgedankte windturbinebladen?

Stort of verbranding
Hergebruik op een andere locatie
Hergebruik als geheel of gedeeltelijk
Hergebruik van onderdelen als bouwmateriaal
Oplossen composiet en vezels terugwinnen

Langs de A58 wordt door Rijkswaterstaat, Blade-Made en Dura Vermeer een geluidsscherm van gebruikte windmolenwieken gebouwd. In deze proefopstelling worden akoestische prestatie, CO₂-impact en maakbaarheid getest.

Polyesterplaag

Toch komt voor iedere windturbine het moment van ontmanteling. Het materiaal van de betonnen fundering en de stalen mast zijn te hergebruiken, maar voor de bladen is dat niet eenvoudig. Het composietmateriaal bestaat uit glas- of koolstofvezel, gedrenkt in epoxy, polyester of vinylester kunsthars. Het is keihard, stijf en weersbestendig. Leg het op een stortplaats en je vindt het duizend jaar later weer terug. Bemost, overgroeid, mogelijk gedelamineerd door intrekkend vocht. Maar grotendeels intact. Storten van windturbinebladen wordt in 2025 in Europa verboden, maar in Amerika kan het nog gewoon. Rijd ze naar een woestijn. Zand erover. Probleem opgelost.

Of toch niet? Wereldwijd zijn er tot vorig jaar zo’n 14 duizend bladen afgedankt na een gemiddelde gebruiksduur van 20 tot 25 jaar. Dat komt neer op 40 tot 60 duizend ton composietafval, becijferde de Europese brancheorganisatie voor windenergie WindEurope met partners voor het rapport Accelerating Blade Turbine Circularity (2020). Dat is afval van de beginjaren van windenergie toen windmolens slechts hier en daar stonden, en maar heel soms op een rijtje bij elkaar. Voor Nederland wordt het polyesterprobleem rond 2027 actueel wanneer het Amalia offshore windpark wordt opgedoekt en er 180 bladen (1200 ton) terugkomen op de kade. Dat vertelt materiaalkundige Harald van der Mijle Meijer, TU-alumnus en senior consultant windenergie bij TNO in Petten. Hij werkt met zijn groep aan een techniek om kunststof composietmateriaal te verwerken. Het Amalia offshore windpark had een vermogen van 120 megawatt.

Ter vergelijking: de offshore windparken die nu worden gebouwd, hebben capaciteiten tot duizenden megawatts. Als de turbines uit die parken tegen 2050 aan het eind van hun levensloop komen, kan Nederland een afvalstroom van 40 tot 50 duizend ton per jaar tegemoetzien. Dat is 20 tot 25 keer meer dan nu, berekende TNO in het rapport Offshore windpark decommissioning. (2021). Vanuit de TU Delft was dr.ir. Jelle Joustra daarbij betrokken. Hij specialiseerde zich in circulair productontwerp met composietmaterialen bij de faculteit Industrieel Ontwerpen.

Wim Robbertsen, directeur Business in Wind: “Er is flinke vraag naar tweedehands windmolens.”

Het gebruik van composieten
neemt snel toe

Harald van der Mijle Meijer en Mariusz Cieplik ontwikkelen bij TNO een methode om het hars te verdampen en de vezels terug te winnen.

Jelle Joustra onderzoekt mogelijk hergebruik van materiaal uit windmolenbladen. Bijvoorbeeld als picknicktafel.

Opstoken

Joustra kan zich kwaad maken over het verbranden van composietmateriaal. Toch gebeurt precies dat nu meestal met afgedankte bladen: verbranden als grondstof voor cement. In een position paper noemen zeven samenwerkende organisaties deze cement co-processing ‘een duurzame oplossing voor de recycling van composietmaterialen’. Het versnipperde composietmateriaal was voorheen vooral afkomstig van recreatievaartuigen maar komt steeds vaker van windmolenbladen. Hoe wenselijk is die manier van werken? “Kijk nou zelf”, reageert Joustra. Hij klopt met zijn hand op het blad van een picknicktafel.

‘Dit is prachtig materiaal dat nog lang meekan’

De panelen voor de tafel zijn gezaagd uit een windmolenblad. Het voelt schoon, strak en solide. “Dit is prachtig materiaal dat nog lang meekan. Als je dit ermee kunt maken is het toch zonde om te verbranden?” Bovendien brandt composietmateriaal niet goed, want het is voor de helft van glas en “dat brandt voor geen meter.” Best inefficiënt dus dat afgedankte windmolens in de verbrandingsoven verdwijnen. Maar er zijn alternatieven in ontwikkeling.

Creatief met kunststof

Het internationale architectuurcollectief Superuse werkt al sinds 1997 vanuit Rotterdam aan circulaire ontwerpen. Bijna twintig jaar geleden maakten de leden in de spin-off Blade-Made ontwerpen voor speelse toepassingen voor afgedankte windmolenbladen. Speelplaats Wikado in Rotterdam (2008) was de eerste plek waar fragmenten van windturbinebladen een nieuw leven kregen als speeltoestel.

De kwaliteit en de maat van windmolenbladen bleken er uitermate geschikt voor. De makers bewerkten de bladen met een diamantzaag en werkten de randen af met epoxy. In 2016 maakte Blade-Made in Terneuzen een klimtoren uit één enkel blad. Inmiddels vermeldt het portfolio van de spin-off banken, bruggen, geluidsschermen, blikvangers en parkmeubilair.

De onverteerbaarheid van composiet ziet Blade-Made als voordeel: het levert ‘langblijvende objecten op die functioneel, mooi en duurzaam zijn’, aldus de website. Het academisch netwerk Re-Wind gaat nog verder in het hergebruik van windmolenbladen. Re-Wind is een samenwerking tussen vier universiteiten (Georgia Institute of Technology, University College Cork, Queen’s University Belfast, City University New York, Munster Technological University en University College Dublin) en het bedrijf Blade Bridge. Naast bruggen staan er in de catalogus ontwerpen voor drijvende zonneweiden, vlotten, boeien, pieren, geluidsschermen, hutten, hokjes, stallen, vlonders en hoogspanningsmasten. Er blijkt een scala aan tweede levens mogelijk voor de ranke, sterke, stijve en weersbestendige structuren.

Circulaire bouwdoos:

SPAR CAPS: tussen 30 en 50 millimeter dik massief materiaal. Te gebruiken voor funderingen, dakconstructie of vloerdragers.
SHEAR WEB: de lichte verbindingen tussen de spar caps, bestaand uit een gelamineerde laag schuim of balsahout. Is uitstekend geschikt als isolatiemateriaal. Kan ook als isolerende gevelbekleding of als isolerende vloerdelen gebruikt worden.
SHELL PANELS: Licht materiaal dat geschikt is als dakbekleding, schutting of plafondplaten.
SPAR CAPS EN SHEAR WEB SAMEN: Vormen een I-balk die geschikt is om grote overspanningen mee te overbruggen.

Speeltuin Wikado in Rotterdam.

Balken en panelen

TU-onderzoeker Jelle Joustra zoekt naar structurele oplossingen voor hoogwaardig composietmateriaal. Het kost veel ontwerpinspanning om één of twee bladen een nieuwe bestemming te geven, zegt hij. “Zulke herbestemmingen zijn moeilijk schaalbaar. Je kunt het niet groot uitrollen.” En daar is hij als onderzoeker bij de afdeling Design for Sustainability (Industrieel Ontwerpen) naar op zoek. Kun je een windturbineblad verzagen in min of meer gestandaardiseerde elementen, wil de onderzoeker nagaan. Composietmateriaal is goed te verzagen met een waterjet. Andere zagen raken snel bot door de hoeveelheid glas die erin verwerkt zit, bovendien levert zaagstof van glas of koolstofvezel risico’s op voor longbeschadiging. Door een turbineblad te verzagen ontstaat een scala aan balken en panelen. Dat opent een wereld aan toepassingen, denkt Joustra. “Het is behoorlijk high-end materiaal. Hartstikke stijf en sterk nog. Ook na 25 jaar gebruik.”

Kunstwerk ReWind op het Willemsplein in Rotterdam.

Zitmeubels gemaakt uit windmolenblad sieren de oostpier van Terneuzen.

Het Ierse bedrijf BladeBridge gebruikt afgedankte bladen als brugleggers.

Bouwdoos

Ook studenten denken na over windturbinebladen als constructiemateriaal. Simon Pronk studeerde er in 2022 op af bij prof.dr. Henk Jonkers (faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen). In zijn afstudeerverslag somt hij mogelijkheden op voor hergebruik (zie kader). Zoals altijd zijn er obstakels te overwinnen voordat delen van bladen als bouwmateriaal te gebruiken zijn. ‘Het is niet het meest voor de hand liggende bouwmateriaal en mogelijk ook niet het goedkoopste’, schrijft Pronk. ‘Toch hoop ik dat het bewustzijn van noodzakelijke circulariteit iemand ertoe aanzet om dit verder te brengen.’ Een van de uitdagingen is om een Eurocode te verkrijgen voor inzet als bouwmateriaal. En dat vergt uitgebreide tests van verschillende materialen.

Eeuwig leven

In de visie van SuperUse-partner Jos de Krieger heeft het composietmateriaal van een windmolenblad vele levens. De levensduur van een blad is zo’n 25 jaar, maar daarna kan het nog 75 jaar mee als brug of als geluidswal langs de snelweg. De volgende bestemming is straatmeubilair of bouwmateriaal en tot slot polyester plantenbakken, stapstenen of onderzetters. De Krieger adviseert om composietmateriaal zo lang mogelijk te hergebruiken met zo min mogelijk bewerkingen. Daarvoor zou het handig zijn als composietmateriaal traceerbaar wordt, zodat materialen en samenstelling te vinden zijn via een merk of serienummer. Volgens materiaalkundige Van der Mijle Meijer, die vanuit TNO in gesprek is met de industrie, hebben fabrikanten daar wel oren naar. Vooral in de Europese windindustrie ziet men circulariteit als meerwaarde. Daar zou de bereidheid zijn om materialen en structuren van de bladen te documenteren met het oog op hergebruik. Jelle Joustra ziet een cascade van herhaald gebruik van composietstructuren voor zich. “Daar zit een soort onvermijdelijke downcycling in”, legt hij uit.

“Ook letterlijk in afmeting.” Een blad van 60 meter levert bijvoorbeeld een brug van 40 meter. Die kan verzaagd worden tot balken van 5 meter en panelen van een meter. Bij ieder hergebruik wordt het materiaal kleiner tot het eindigt in de versnipperaar om de vezels te recyclen. Joustra: “Ik wil uitzoeken hoe we die bladen het best kunnen hergebruiken om daaruit lessen te trekken hoe we ze toekomstbestendig kunnen ontwerpen.” Dat geldt wat hem betreft ook voor composieten in auto- en vliegtuigonderdelen. Want ook daar neemt het gebruik van composieten snel toe.

Een langere versie van dit verhaal verscheen op universiteitsplatform Delta.

Geïnteresseerd in dit onderwerp? Ontdek bij TU Delft Learning for Life cursussen die professionals gedurende hun carrière ondersteunen, waaronder cursussen over duurzaamheid en circulariteit.

Het eeuwige leven van wind­turbine­bladen