Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Wind Turbine End of Life: Characterisation of Waste Material
University of Gävle, Faculty of Engineering and Sustainable Development, Department of Building, Energy and Environmental Engineering.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Wind power is growing fast all over the world, and in Sweden alone thousands of turbines has been installed the last few decades. Although the number of decommissioned turbines so far is very low, the rapid installation rate indicates that a similar rapid decommissioning rate is to be expected shortly. If the waste material from these turbines is not handled sustainably the whole concept of wind power as a clean energy alternative is challenged.

This study aims to present an accurate estimate of the amounts of waste material that will be generated from wind turbines in Sweden during the coming decades, allowing the waste management industry to plan for this and by extension prevent unnecessary energy losses through imperfect waste treatment. It should also present helpful information on how problematic waste can be reduced or avoided.

VindStat’s annual report, presenting installation date and other relevant data for most installed turbines in Sweden, has been used as the base for the calculations. Information on material composition in different types and sizes of wind turbines has been extracted from various life cycle assessments, and by using the available parameters in the data base each turbine has been assigned a specific amount of steel, iron, copper, aluminum, blade material and electronics. An average life time of 20 years has been assumed, based on prior research and comparison with empiric data, and the material of each turbine is therefore seen as generated waste 20 years after installation date.

To calculate the amount of waste material from replacing faulty components, empiric data over replacement rates in further developed markets has been combined with a prognosis over future development of installed wind capacity in Sweden based on a method described by prior research. As no sufficient way to predict how the future second hand market for turbines and components has been found, three different possible scenarios have been investigated to see how this may affect waste amounts.

The results show that annual waste will grow slowly at about 12 % increase per year until around 2026, and then the average increase is 41 % per year until 2034. By then, annual waste amounts are estimated to have reached 237 600 tonne steel and iron (16 % of currently recycled amounts), 2 300 tonne aluminium (4 %), 3 300 tonne copper (5 %), 343 tonne electronics (<1 %) and 28 100 tonne blade material. There is no industrial scale recycling method for commonly used blade materials, and a high strength steel developed by Sandvik is proposed as a fully recyclable material to consider for further research. A well-functioning second hand market is shown to possibly have a major impact on waste amounts, at least in postponing it until better recycling systems are in place.

Abstract [sv]

Vindkraft är en snabbt växande energikälla världen över och enbart i Sverige har tusentals vindkraftverk installerats under senaste decennier. Även om antalet nedmonterade verk än så länge är relativt lågt, indikerar det stora antalet årliga installationer att ett liknande antal nedmonteringar är att vänta inom kort. Om avfallsmaterialet från dessa verk inte hanteras på ett hållbart sätt riskeras att syftet med vindkraft som ett miljövänligt alternativ utmanas.

Målet med studien är att presentera en noggrann uppskattning om vilka mängder avfallsmaterial som kommer att genereras från vindkraftverk i Sverige under kommande årtionden, vilken kan användas för att planera avfallshantering och på så vis i förlängningen undvika onödiga energiförluster genom felaktiga processer. Information om hur problematiskt avfall kan undvikas eller minskas ska även presenteras.

Vindstats årliga rapport, vilken presenterar installationsdatum och annan relevant information för de flesta installerade vindkraftverk, har använts som bas för beräkningar. Information över materialfördelning i olika typer och storlekar av vindkraftverk har extraherats från ett antal livscykelanalyser och genom att använda tillgängliga parametrar i databasen har varje enskilt vindkraftverk tilldelats en specifik mängd stål, järn, koppar, aluminium, bladmaterial och elektronik. En genomsnittlig livslängd på 20 år har antagits, baserat på tidigare forskning och jämförelse med empirisk data, och materialet i vindkraftverken har därför setts som genererat avfall 20 år efter installationsdatum.

För att beräkna mängden avfallsmaterial från utbytta komponenter har empirisk data över utbytningsfrekvenser hos mer utvecklade marknader applicerats på en prognos över över möjlig framtida utbyggnad av vindkraftskapacitet i Sverige som skapats enligt en metod beskriven i tidigare forskning. Eftersom ingen fullständig metod har funnits för att förutse hur framtida andrahandsmarknad för vindkraftverk och komponenter så har tre möjliga scenarion undersökts för att se hur detta kan komma att påverka avfallsmängder.

Resultaten visar att de årliga avfallsmängderna förväntas växa med ca 12 % per år fram till 2026, och därefter i genomsnitt 41 % per år fram till 2034. Då förväntas avfallsmängderna uppnått 237 600 ton stål och järn (16 % av nuvarande återvunnen mängd), 2 300 ton aluminium (4 %), 3 300 ton koppar (5 %), 343 ton elektronik (<1 %) och 28 100 ton bladmaterial. Det finns ingen metod för att återvinna vanligen använda bladmaterial på industriell skala, och ett extra starkt stål utvecklat av Sandvik föreslås som fullt återvinningsbart alternativ att undersöka. En väl fungerande andrahandsmarknad visar sig kunna ha en betydande inverkan på framtida avfallsmängder, åtminstone genom att skjuta upp behovet av hantering tills ett mer effektivt system finns på plats.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 44 p.
Keyword [en]
wind, power, turbine, decommissioning, renewable, waste, steel, copper, GRP, glass reinforced fibre, prognosis
Keyword [sv]
vindkraft, vindkraftverk, förnybart, avfall, restprodukter, nedmontering, prognos, stål, koppar, glasfiber
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hig:diva-20633OAI: oai:DiVA.org:hig-20633DiVA: diva2:873368
Subject / course
Energy technology
Educational program
Energy engineering – master’s programme online (one year) (in eng)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-11-24 Created: 2015-11-23 Last updated: 2015-12-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Wind turbines end-of-life - Characterisation of Waste Material(1637 kB)452 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1637 kBChecksum SHA-512
637500b75bbc01ac295880f0c94120d3a0dfaa5472fb8ce2f4e93ec81511275d2d045e2a63fc08c6ca5e64513287ad3bdec72ba01f284de467b9676985e50a39
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Andersen, Niklas
By organisation
Department of Building, Energy and Environmental Engineering
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 452 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 669 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf