Analysis of the potential for reusing end‑of‑life wind turbine blades as acoustic barriers

• Autorzy: Broniewicz Filip , Dec Karolina , Broniewicz Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2025.07.16

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości wykorzystania łopat turbin wiatrowych w ekranach akustycznych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Uncertain legal solutions make it more difficult to solve the major issue of managing wind turbine blades after their service life. Existing recycling methods are either energy‑intensive or do not produce valuable recyclates. Making acoustic screen panels out of composite material derived from blades could be an alternative. An study of the potential applications of this solution is included in the article. The primary component of a road acoustic screen, an acoustic panel prototype, was examined for this purpose. The panel’s strength analysis using the Finite Element Method demonstrated that it had adequate stiffness and strength. The prototype’s experimental tests validated the numerical analysis’ findings. Under load, the highest deflection was 29 mm, which was 58% of the allowable value. Furthermore, examination of the composite panel following load removal revealed that the panel’s structure remained unaltered, free of composite material cracks and delaminations. Acoustic tests of the panel will be the next step in the investigation of the potential use of blade components as screens. Their successful outcome will make it possible to start working on this solution’s broader introduction.

PL

Zagospodarowanie łopat turbin wiatrowych po ich okresie użytkowania stanowi ważny problem, w rozwiązaniu którego nie pomagają przepisy prawne. Dostępne metody recyklingu są energochłonne lub nie pozwalają na uzyskanie wartościowych recyklatów. Alternatywą może być wykorzystanie materiału kompozytowego z łopat turbin wiatrowych do paneli ekranów akustycznych. W tym celu przeanalizowano prototyp panelu akustycznego, będącego głównym elementem drogowego ekranu akustycznego. Wykorzystanie metody elementów skończonych do analizy wytrzymałości panelu pokazało, że charakteryzuje się on wystarczającą sztywnością oraz nośnością. Badania doświadczalne prototypu potwierdziły wyniki analizy numerycznej. Maksymalna wartość ugięcia pod obciążeniem normowym wyniosła 29 mm, co stanowi 58% wartości dopuszczalnej. Ponadto, oględziny panelu kompozytowego po usunięciu obciążenia wykazały, że struktura panelu nie została zmieniona, nie stwierdzono pęknięć i rozwarstwień materiału kompozytowego. Kolejnym etapem analizy możliwości wykorzystania elementów pochodzących z łopat turbin wiatrowych jako ekranów będą badania akustyczne panelu. Ich pozytywny wynik pozwoli na rozpoczęcie prac nad wprowadzeniem tego rozwiązania technicznego na szerszą skalę.

Słowa kluczowe

EN

circular economy; reuse; wind turbine blade; acoustic barrier; composite panel; experimental investigation; mechanical properties; legal solution

PL

gospodarka o obiegu zamkniętym; wykorzystanie ponowne; łopata turbiny wiatrowej; ekran akustyczny; panel kompozytowy; badanie doświadczalne; właściwości mechaniczne; przepis prawny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 7
• Strony: 119--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Broniewicz Filip

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku

• https://orcid.org/0000-0003-4506-5521

autor

Dec Karolina

• Politechnika Białostocka, Szkoła Doktorska

• https://orcid.org/0000-0002-5237-654X

autor

Broniewicz Mirosław

• Politechnika Białostocka, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku

• https://orcid.org/0000-0001-8267-6095

Bibliografia

• [1] Schmid M., Nieves Gonzalez R., Dierckx A., Wegman T. Accelerating Wind Turbine Blade Circularity, Wind Europe, maj 2020.
• [2] Spini F., Bettini P. End‑of‑Life wind turbine blades: Review on recycling strategies. Composites Part B: Engineering, t. 275, s. 111290, 2024, doi: 10.1016/j.compositesb.2024.111290
• [3] Leahy P.G. „End‑of‑life Options for Composite Material Wind Turbine Blades: Recover, Repurpose or Reuse?”, zaprezentowano na 14th SWEDES Conference, Dubrovnik, Chorwacja 2020. doi: 10.13140/RG.2.2.16039.37287.
• [4] Sobaszek Ł., Piasecka I., Flizikowski J., Tomporowski A., Sokolovskij E., Bałdowska‑Witos P. Environmentally Oriented Analysis of Benefits and Expenditures in the Life Cycle of a Wind Power Plant. Materials, t. 16, nr 2, s. 538, sty. 2023, doi: 10.3390/ma16020538
• [5] Haapala K.R., Prempreeda P. Comparative life cycle assessment of 2.0 MW wind turbines. International Journal of Sustainable Manufacturing, t. 3, nr 2, s. 170, 2014, doi: 10.1504/IJSM.2014.062496
• [6] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE z 19 listopada 2008 r. w sprawie odpadów oraz uchylająca niektóre dyrektywy – EUR‑Lex.
• [7] Rozporządzenie Ministra Klimatu Rzeczypospolitej Polskiej z 2 stycznia 2020 r. w sprawie katalogu odpadów.
• [8] Heng H., Meng F., McKechnie J. Wind turbine blade wastes and the environmental impacts in Canada. Waste Management, t. 133, s. 59-70, wrz. 2021, DOI: 10.1016/j.wasman.2021.07.032
• [9] Liu P., Barlow C.Y. Wind turbine blade waste in 2050. Waste Management, t. 62, s. 229-240, 2017, DOI: 10.1016/j.wasman.2017.02.007.
• [10] Sargianis J.J., Kim H.I., Andres E., Suhr J. Sound and vibration damping characteristics in natural material based sandwich composites. Composite Structures, t. 96, s. 538-544, luty 2013, DOI: 10.1016/j.compstruct.2012.09.006
• [11] Jang E.S., Kang C.W. Sound absorption characteristics of three species (binuang, balsa and paulownia) of low density hardwood. Holzforschung, t. 75, nr 12, s. 1115-1124, grudz. 2021, DOI: 10.1515/hf‑2021-0049
• [12] Zhang J., Shen Y., Jiang B., Li Y. Sound Absorption Characterization of Natural Materials and Sandwich Structure Composites. Aerospace, t. 5, nr 3, s. 75, lip. 2018, doi: 10.3390/aerospace5030075
• [13] Ascione L. i in. DESIGN OF FIBRE‑POLYMER COMPOSITE STRUCTURES (CEN/TS 19101): OVERVIEW, COMMENTARY AND WORKED EXAMPLES, cze. 2023, doi: 10.5281/ZENODO.8066345a