Fraunhofer-Institut für Holzforschung Biobasierte und recyclingfähige Windkraftanlagen durch Forschung am Fraunhofer WKI
Der Herbst ist da und mit zunehmendem Wind steigen die Erträge in der Windenergie. Diese umweltfreundliche und erneuerbare Art der Energiegewinnung schafft Arbeitsplätze in Deutschland und fördert technologische Innovationen. Windenergie verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und globalen Lieferketten. Forschende am Fraunhofer WKI entwickeln Lösungen, die die Inspektion von Rotorblättern erleichtern. Völlig neue Recyclingverfahren, die am Fraunhofer WKI entwickelt werden, verfolgen das Ziel einer möglichst hochwertigen stofflichen Verwertung. Die Arbeiten der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler tragen dazu bei, dass Windkraftanlagen von vornherein recyclinggerechter konstruiert und aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können. So wird die Schlüsseltechnologie der Energiewende kreislauffähiger und ressourceneffizienter.
Das Fraunhofer WKI entwickelt nachhaltige Material- und Recyclinglösungen für Windenergieanlagen auf Basis nachwachsender Rohstoffe.
Das Klimaziel der EU sieht vor, die CO2-Emissionen bis 2030 um 55 Prozent gegenüber 1990 zu senken. Bis 2050 will die EU klimaneutral werden. Der Ausbau der Stromerzeugung aus Windenergie spielt hierfür eine tragende Rolle. Schon heute stehen in Deutschland rund 30.000 Windenergieanlagen. Der Plan der Bundesregierung sieht vor, die installierte Leistung bei Windenergie bis 2030 auf Land (Onshore) etwa zu verdoppeln und auf See (Offshore) zu verdreifachen. Je mehr Windenergieanlagen es gibt und je länger ihre Nutzungsdauer ist, desto wichtiger werden Fragen der Wartung und des Recyclings.
Effiziente Wartung von Rotorblättern
Die Rotorblätter von Windenergieanlagen sind hohen Belastungen ausgesetzt. Beschädigungen können schwerwiegende Folgen haben, deshalb werden Windenergieanlagen regelmäßig gewartet. Bisher müssen Servicetechniker dafür auf die teilweise über hundert Meter hohen Windkrafttürme klettern. Forschende des Fraunhofer WKI entwickeln gemeinsam mit Partnern Wartungskonzepte mit Hilfe von Drohnen, die das Arbeiten in großer Höhe überflüssig machen und damit die Inspektionen deutlich vereinfachen.
Innovative Recyclingverfahren für hochwertiges stoffliches Recycling der Rotorblätter
Mit innovativen Recyclingverfahren zur Rückgewinnung von Balsaholz und Kunststoffschaum aus Rotorblättern von Windenergieanlagen leisten Forschende des Fraunhofer WKI einen wichtigen Beitrag zur Steigerung der Kreislauffähigkeit von Windenergieanlagen. Mit einem neuen Verfahren soll der Faserverbundkunststoff aus den Rotorblättern durch Pyrolyse in seine Bestandteile zerlegt werden, um die eingesetzten Fasern zurückzugewinnen und industriell zu verwerten. Die Forschenden führen an den Glas- und Carbonfasern eine nasschemische Behandlung durch, bei der die Fasern mit einem Haftvermittler als Vorbereitung für die nächste Anwendung versehen werden. Dadurch können mehrere Faserschichten in einem Schritt nasschemisch behandelt und anschließend imprägniert werden, ohne dass sie vorher aufwendig getrennt werden müssen. Dies könnte das Recycling von Rotorblättern erheblich vereinfachen.
Neben Recyclinglösungen für bestehende Rotorblätter entwickeln Forschende am Fraunhofer WKI Lösungen für neue Rotorblätter mit geringerem Recyclingaufwand. Rotorblätter bestehen aus komplexen Multimaterialverbünden - fest verbunden durch duroplastische Harze. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler testen gemeinsam mit Partnern, ob sich Rotorblätter mit wieder lösbaren Harzsystemen so konstruieren lassen, dass die Materialien am Ende der Nutzungsdauer sortenrein getrennt werden können.
Ob ganze Teile alter Rotorblätter für neue, kleinere Rotorblätter verwendet werden können, erproben die Forschenden des Fraunhofer WKI ebenfalls gemeinsam mit Projektpartnern. Dazu werden schaltbare Klebstoffe getestet, die sich an- und nach der Nutzungsdauer wieder ausschalten lassen und so die Recyclingfähigkeit verbessern.
Windenergieanlagen aus nachwachsenden Rohstoffen
Doch nicht nur Verbesserungen bei Recycling und Wartung machen die Schlüsseltechnologie Windenergie immer attraktiver. Die Expertinnen und Experten des Fraunhofer WKI tragen dazu bei, dass der Bau von Windtürmen oder Rotorblättern durch die Verwendung von Holz oder anderen nachwachsenden Rohstoffen nachhaltiger wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Windkraftanlagen aus Beton oder Stahl ermöglicht die Holzbauweise CO2-Einsparungen von bis zu 90 Prozent. Forschende des Fraunhofer WKI haben die Verklebung des ersten Holzturms für kommerzielle Windkraftanlagen der Firma Modivon AB auf der Baustelle begleitet. In einem weiteren Projekt prüfen Forschende, inwiefern nachwachsende Rohstoffe für den Bau von Rotorblättern eingesetzt werden können.
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