A System Dynamics Model for Evaluating the Impact of Policy Actions Fostering Circular Economy in Wind Turbines Sector

The demand for wind turbines has been growing steadily in recent years, driven by the European shift toward cleaner energy sources. Nevertheless, a significant challenge arises with the management of some of their components, namely blades, nacelle, generator and permanent magnets. As of today, the first two components lack a reference technology for effective recovery, making landfill the only viable disposal option. Meanwhile, the latter two face an unstable and uncertain supply chain, jeopardizing their availability. These constraints pose a substantial threat to both environmental preservation and economic growth. A possible solution to this issue is Circular Economy, an economy designed to minimize waste and maximize resources utilization through continuous use of products and regeneration of materials. Fitting in this context, the work investigates the role that legislation can play in promoting circular business models in wind turbines sector. To achieve this goal, System Dynamics methodology was exploited, an approach that uses computer simulation to study the behavior of complex systems over time. The first step involved mapping the causal relationships existing among the variables that characterize wind turbines value chain. Then, the identified variables were categorized as stocks or flows based on their nature, and the computer model was constructed. In parallel, thanks to interviews with sector experts, a set of policy actions aimed at promoting the adoption of circular EoL paths was identified for each component. Once the model was completed, it had been used for simulating both the individual and combined impacts of the selected regulations. The results enabled us to formulate predictions regarding the outcomes of these policies and prioritize them accordingly, contributing to the promotion of circular practices in wind turbines sector.

La domanda di turbine eoliche è cresciuta costantemente negli ultimi anni, spinta dal passaggio della Comunità Europea a fonti di energia più pulite. Tuttavia, questo cambiamento pone una sfida significativa per la gestione di alcuni dei loro componenti, ovvero pale, navicella, generatore e magneti permanenti. Ad oggi, i primi due componenti non dispongono di una tecnologia di riciclo di riferimento, rendendo lo smaltimento in discarica l'unica opzione praticabile. Gli ultimi due, invece, devono fare i conti con una catena di approvvigionamento instabile e incerta, che ne mette a rischio la disponibilità. Questi vincoli rappresentano una minaccia sostanziale sia per la conservazione dell'ambiente che per la crescita economica. Una possibile soluzione a questo problema è l'Economia Circolare, un'economia progettata per ridurre al minimo i rifiuti e massimizzare l'utilizzo delle risorse attraverso il riuso dei prodotti e la rigenerazione dei materiali. Dato questo contesto, il seguente lavoro indaga il ruolo che la legislazione può svolgere nel promuovere modelli di business circolari nel settore delle turbine eoliche. Per raggiungere questo obiettivo, sfrutta la metodologia System Dynamics, un approccio che utilizza la simulazione matematica per studiare l’evoluzione di sistemi complessi nel tempo. Il primo passo è stato quello di mappare le relazioni causali esistenti tra le variabili della supply chain delle turbine eoliche. Successivamente, le variabili identificate sono state classificate come stock o flussi in base alla loro natura, ed è stato costruito il modello. Parallelamente, grazie a interviste con esperti del settore, è stato individuato un pacchetto di proposte per ogni componente volte a promuovere l'adozione dei percorsi circolari disponibili. Una volta completato, il modello è stato utilizzato per simulare gli impatti singoli e combinati delle normative selezionate. I risultati ci hanno permesso di formulare previsioni sugli esiti di queste politiche e ordinarle in base alle loro priorità, contribuendo in questo modo alla promozione di pratiche circolari nel settore delle turbine eoliche.