Kunststofftechnik Leichte Rotorblätter für Offshore-Windräder

Um das Handling und die Lebensdauer immer größer werdender Windräder zu verbessern, arbeiten Fraunhofer-Forscher daran, leichtere Rotorblätter zu konstruieren. Sie haben thermoplastische Schäume und Verbundwerkstoffe entwickelt, die sich auch für andere Leichtbaustrukturen eignen sollen.

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In Deutschland wurden 2015 laut Aussage des Maschinenbauverbands VDMA so viele Offshore-Windräder ans Stromnetz angeschlossen wie nie zuvor. Ob sich diese Entwicklung fortsetzen wird, bleibt abzuwarten. Fest steht jedoch: Windenergie hat Hochkonjunktur. Und die Windräder im Meer werden immer größer. Rotordurchmesser von über 160 m sollen für maximale Energieausbeute sorgen. Transport, Installation, Abbau und Entsorgung der bis zu 80 m langen Rotorblätter stellen jedoch große Herausforderungen dar.

Leichte Systeme mit großer Materialfestigkeit gefragt

Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung widmet sich das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal im EU-Projekt Walid (Wind Blade Using Cost-Effective Advanced Lightweight Design) deswegen dem Leichtbaudesign von Rotorblättern. Da die Länge der Blätter durch ihr Gewicht begrenzt wird, gilt es leichte Systeme mit großer Materialfestigkeit zu entwickeln. Hochbelastbare thermoplastische Schäume und Verbundwerkstoffe sollen sie leichter und recycelbar machen. Das soll die Montage und den Abbau erleichtern, die Stabilität der Anlagen auf See erhöhen und deren Lebensdauer verlängern.

Rotorblätter für Windkraftanlagen werden größtenteils in Handarbeit aus duromeren, aushärtenden Harzsystemen hergestellt. Diese lassen sich nicht aufschmelzen und sind für werkstoffliches Recycling ungeeignet. „Wir wechseln die Materialklasse und verwenden erstmals thermoplastische, schmelzbare Kunststoffe, die wir mithilfe von automatisierten Fertigungsanlagen effizient verarbeiten können“, erklärt Florian Rapp, Wissenschaftler am ICT. Ziel sei es, die enthaltenen Glas- und Kohlenstofffasern zu separieren und das thermoplastische Matrixmaterial wiederzuverwerten.

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