Biobasierte und recyclingfähige Windkraftanlagen durch Forschung am Fraunhofer WKI

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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 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.

Informationen zu den Forschungsprojekten:https://www.wki.fraunhofer.de/de
/presse-medien/2024/presseinfo_2024-17_biobasierte-und-recyclingfaehige-
windkraftanlagen.html