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Offshore-Windenergie: Neue Rotorblätter werden leichter und recyclebar

Pfinztal - Neue Offshore Windkraftanlagen werden größer und noch leistungsfähiger. Das stellt die Windbranche auch vor neue Herausforderungen bei den Rotorblättern. Fraunhofer-Forscher entwickeln gemeinsam mit Industriepartnern neue Verbundwerkstoffe, die die Rotorblätter leichter und recyclebar machen.

Die Tendenz zu immer größeren Offshore Windkraftanlagen ist ungebrochen. Offshore-Turbinen mit bis zu 80 Meter langen Rotorblättern und einem Rotordurchmesser von über 160 Metern sollen für maximale Energieausbeute sorgen. Die Windbranche setzt auf neue Verbundwerkstoffe, um Rotorblätter mit leichterer und zugleich höherer Zugfestigkeit herstellen zu können.

Neue Rotorblätter mit neuen Verbundwerkstoffen

Bei den Rotorblättern spielt das Gewicht eine entscheidende Rolle. Rotorblätter mit geringerem Gewicht erleichtern die Montage, den Abbau sowie die Stabilität der Windkraftanlagen auf See. Da die Länge der Rotorblätter aber durch ihr Gewicht begrenzt wird, müssen leichte Systeme mit großer Materialfestigkeit entwickelt werden. Heutzutage werden Rotorblätter für Windkraftanlagen größtenteils in Handarbeit aus duromeren, aushärtenden Harzsystemen hergestellt. Das soll sich zukünftig ändern.

Automatisierung im Visier: Thermoplaste ersetzen Materialien auf Duroplast-Basis

Im EU-Projekt WALiD (Wind Blade Using Cost-Effective Advanced Lightweight Design) befassen sich über zehn Partner aus Industrie und Forschung mit dem Leichtbaudesign von Rotorblättern. "Im WALiD-Projekt verfolgen wir ein völlig neues Blattkonzept. Wir wechseln die Materialklasse und verwenden für Rotorblätter erstmals thermoplastische, schmelzbare Kunststoffe, die wir mit Hilfe von automatisierten Fertigungsanlagen effizient verarbeiten können", sagt Florian Rapp, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT). Ziel ist es, die enthaltenen Glas- und Kohlenstofffasern zu separieren und das thermoplastische Matrixmaterial wiederzuverwerten.

Neue Wege mit thermoplastischen Schäumen

Für die Außenhülle des Rotorblatts sowie für Segmente der inneren Tragstruktur verwenden die Projektpartner Sandwichmaterialien aus thermoplastischen Schäumen und faserverstärkten Kunststoffen. Generell werden für die höchstbelasteten Bereiche des Rotorblatts kohlenstofffaserverstärkte Thermoplaste eingesetzt, wohingegen Glasfaser die weniger belasteten Bereiche verstärken. Für den Sandwichkern entwickeln Rapp und sein Team thermoplastische Schäume. Diese werden in Sandwichbauweise mit Decklagen aus faserverstärkten Thermoplasten miteinander verbunden – eine Kombination, die die mechanische Festigkeit, die Leistungs- und Widerstandsfähigkeit sowie die Langlebigkeit des Rotorblatts verbessert. "Mit unseren thermoplastischen Schäumen beschreiten wir neue Wege", so der Forscher.

© IWR, 2016

05.10.2016

 



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