Rotorblätter effizient wiederverwerten
Windenergie gehört in Deutschland zu den wichtigsten erneuerbaren Energieträgern. Seit Ende 2020 erreichen Windenergieanlagen erstmals das Ende der gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetz festgelegten Förderphase von 20 Jahren. Da ein Weiterbetrieb aufgrund technischer und wirtschaftlicher sowie baurechtlicher Gründe häufig nicht möglich ist, müssen die betroffenen Windenergieanlagen rückgebaut und ersetzt werden.
Das Projekt BladeReUse zielt auf die Entwicklung einer Methode zur ressourceneinsparenden und CO2-reduzierenden Weiterverwendung von Rotorblättern im Infrastrukturbereich
© Markus Breig, KIT
„Während es für die Baustoffe Stahl, Stahlbeton und auch Kupfer etablierte Verfahrenswege zur Rückgewinnung gibt, stellt das Recycling der aus Faserverbundwerkstoffen bestehenden Rotorblätter bislang ein ungelöstes Problem dar“, sagt Professor Thomas Ummenhofer, Leiter der Abteilung Stahl- und Leichtbau der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine des KIT (VAKA). So warnte das Umweltbundesamt auf Basis der Ergebnisse eines durchgeführten Forschungsprojektes bereits Ende 2019 vor Engpässen bei den Recyclingkapazitäten für Rotorblätter aus faserverstärkten Kunststoffen. Ab 2024 erwartet das Umweltbundesamt ein Volumen an rückgebauten Rotorblättern von bis zu 70 000 t/a. Bislang verfügt die Recyclingbranche in Deutschland lediglich über eine einzige Methode zur Verwertung von größeren Mengen der Abfälle aus faserverstärkten Kunststoffen. Die in Flakes zerkleinerten Rotorblätter werden in der Zementindustrie thermisch verwertet. Dieser Verwertungsprozess emittiert jedoch nicht nur große Mengen an CO2, sondern führt die Faserverbundbauteile, die für eine Lebensdauer von deutlich über 20 Jahren geeignet sind, einer suboptimalen Endverwertung durch Verbrennen zu.
Vor diesem Hintergrund und insbesondere aufgrund der Langlebigkeit und Robustheit von Faserverbundwerkstoffen entwickeln Forschende des KIT und Partner im Projekt „BladeReUse“ Maßnahmen, die eine bessere Wiederverwertung von Rotorblattsegmenten für großserientaugliche Produkte im Infrastrukturbau ermöglichen. „Faserverbundwerkstoffe sind robust und langlebig. Sie könnten sich deshalb hervorragend für den Bau von Lärmschutzwänden, beim Baugrubenverbau oder im Küsten- und Gewässerschutz eignen“, so Projektleiter Dr. Matthias Albiez von der VAKA. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die systematische Entwicklung und Untersuchung des gesamten ReUse-Prozesses von der Demontage und Zerlegung, über die Prüfung, konstruktive Anpassung und Qualifizierung für die Weiterverwendung bis hin zur Erprobung der neu entwickelten Produkte unter Realbedingungen. Zusätzlich analysieren die Forschenden die Ökobilanz der Prozesse und untersuchen, wie CO₂ eingespart werden kann.
Am Projekt mit einer Laufzeit von 2023 bis 2026 sind die Unternehmen Amiblu Germany GmbH, ICM-Composites GmbH & Co. KG, Leviathan GmbH, RAU Lärmschutzwände Geosystem GBK GmbH, Die Autobahn GmbH des Bundes Niederlassung Südwest und RWE Renewables GmbH beteiligt. Nachfolgende Forschungsziele sollen im Gesamtvorhaben erreicht werden:
Entwicklung einer Methode zur anwendungsabhängigen Segmentierung von Rotorblättern
Entwicklung automatisierter und kostengünstiger Demontageprozesse unter Berücksichtigung von Anforderungen aus dem Umwelt- und Arbeitsschutz
Entwicklung von Umformungsverfahren duroplastischer Bauteilabschnitte mit dem Ziel, gekrümmte Rotorblattbereiche in ebene Platten zu überführen
Entwicklung von Prüf- und Bewertungsmethoden sowie Methoden zur Beschreibung des Degradations- und Langzeitverhaltens für die wiederverwendeten Halbzeuge zur Qualifizierung der Bauteile für die anwendungsabhängige Weiterverwendung
Entwicklung von Lösungen für geeignete Anwendungsfälle, insbesondere Lärmschutzwände aus Rotorblattsegmenten
Qualifizierung der „ReUse“-Bauelemente für die Weiterverwendung im Bauwesen, insbesondere auch unter Tragsicherheitsaspekten, durch Vorarbeiten als Basis für die Beantragung von Zulassungen, z.B. für Lärmschutzwände
Entwicklung eines Prozesses zur Verwendung granulierter und aufbereiteter Restelemente im Schleuderguss
Ökonomische und ökobilanzielle Analyse und Bewertung des ReUse-Prozesses mit einem Schwerpunkt auf der Quantifizierung der CO2-Einsparung
Konzepte zum Design vor Recycling bei neuen Rotorblättern
Das Projekt wird durch das Technologietransferprogramm Leichtbau des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
