Kunststoff ist unverzichtbar
Wenn es um Windenergie geht, spielt auch Kunststoff eine entscheidende Rolle. Denn in den meisten der derzeit betriebenen Windkraftanlagen stecken eine Menge Kunststoff-/Werkstoffkombinationen mit Glasfaserverstärkungen.
Windenergie ist eine der wichtigsten erneuerbaren Energiequellen im Strombereich. Allein in der EU hat die Windkraftindustrie im vergangenen Jahr mehr Anlagen installiert als Gas und Kohle zusammen. Die kumulierte installierte Kapazität reicht aus, um 15 % des Stromverbrauchs europaweit zu decken, was der Versorgung von 87 Mio. Haushalten entspricht.
Windenergie auf Wachstumskurs
Auch in Deutschland ist Windenergie voll im Trend. Kein Wunder, denn Wind zählt neben Sonne, Wasser und Geothermie zu den zukunftsweisenden regenerativen Energiequellen. Hierzulande wurden im Jahr 2022 rund 124 TWh Strom aus Windkraftanlagen erzeugt. Das entspricht einem Anteil von rund 22 % an der gesamten Bruttostromerzeugung in Deutschland. Die Bundesregierung hat das Ziel, den Strom aus erneuerbaren Energien bis 2030 zu verdoppeln. Um diese Klimaziele zu erreichen, ist es jedoch notwendig, größere und leistungsfähigere Windkraftanlagen zu bauen. Mit dem „Wind-an-Land-Gesetz“, das am 1. Februar 2023 in Kraft getreten ist, will die Bundesregierung den Ausbau im Land noch schneller voranbringen: Bis 2032 müssen die Bundesländer zwei Prozent der Bundesfläche für die Windenergie ausweisen, bis 2027 sollen 1,4 % der Flächen für Windenergie bereitstehen.
Windenergieanlagen an Land nennt man Onshore-Windparks. Im Bayerischen Chemiedreieck bei Burghausen beispielsweise soll Deutschlands größtes Onshore-Windprojekt entstehen und mittel- bis langfristig die Energieversorgung in Bayern sichern. Darüber hinaus gibt es viele große Offshore-Windparks vor der Küste unserer Meere. Hinzu kommen Mini-Windturbinen, wie sie beispielsweise BASF einsetzt, oder Mini-Windräder, wie sie EON nutzt. BASF baut zudem zusammen mit dem schwedischen Energieversorger Vattenfall 25 km vor der niederländischen Küste einen Meereswindpark, der 140 Windturbinen umfasst.
Faserverstärkte Kunststoffe für Windkraft unverzichtbar
Viele Forschungsinitiativen arbeiten intensiv an der Weiterentwicklung und Optimierung der Windkraftanlagen. Ein ganz entscheidendes Puzzleteil sind die Rotorblätter, die für mehr Effizienz stetig größer werden. Dabei kommt es auf jedes Kilo an – denn je leichter, desto besser. Basis hierfür sind leistungsfähige Kunststoff-Verbundstoffe. Viele der aktuellen Anlagen bestehen aus großen Teilen aus Kunststoff-Werkstoffkombinationen mit Glasfaserverstärkung (GFK). Während früher hauptsächlich GFK eingesetzt wurde, sind mittlerweile immer öfter auch die mit Carbonfasern verstärkten Kunststoffe (CFK) im Einsatz. Übrigens: Dank der Vielseitigkeit von Kunststoff trägt dieser auch in vielen anderen Anwendungen zur Energiewende und mehr Klimaschutz bei.
Windkraftanlagen bald zu 100 % recycelbar?
Auch wenn Windkraftanlagen einen ganz erheblichen Beitrag zur Energiewende leisten, gibt es in punkto Recyclingmöglichkeiten noch einiges zu tun. Denn nach 20 Jahren endet die feste EEG-Einspeisevergütung für Anlagenbetreiber, wodurch ein massiver Rückbau alter Windkraftanlagen zu erwarten ist. Wie eine Untersuchung des Fraunhofer Institutes zeigt, besteht gerade bei der Entsorgung der Rotorblätter noch Forschungsbedarf im Hinblick auf eine ökonomische und ökologisch sinnvolle Verwertung. Die Windanlagenbauer haben das erkannt und Unternehmen wie beispielsweise der dänische Konzern Vestas oder das spanische Unternehmen Siemens Gamesa haben bereits Nachhaltigkeitskonzepte angekündigt und zum Teil auch umgesetzt, um bis 2040 abfallfreie Windenergieanlagen mit recycelbaren Rotorblättern zu bauen.
Siemens Gamesa hat mit RWE eine Vereinbarung über den Einsatz von recycelbaren Rotorblättern für 44 von 100 Windkraftanlagen im Offshore-Windpark Sofia getroffen. Das Leuchtturmprojekt von RWE hat eine Leistung von 1,4 GW und wird aktuell vor der Nordostküste Großbritanniens errichtet.
Es ist nicht der erste Einsatz dieser Innovation: RWE verwendet schon in ihrem deutschen Windpark Kaskasi, rund 35 km vor der Küste Helgolands gelegen, recycelbare Rotorblätter.
Während für viele Komponenten einer Windkraftanlage, wie beispielsweise den Turm und das Maschinenhaus, bereits etablierte Recyclingverfahren existieren, ist das Recycling der Verbundwerkstoffe, die in Rotorblättern verwendet werden, schwieriger: Das liegt vor allem an einem speziellen Harz, das alle Elemente miteinander verbindet.
Siemens Gamesa nutzt für seine recycelbaren Rotorblätter einen neuen Harztypen, dessen chemische Struktur effizient von anderen Elementen getrennt werden kann. Das Verfahren schützt die Eigenschaften der Materialien und ermöglicht so ihre Wiederverwendung, zum Beispiel in der Automobilindustrie oder bei Konsumgütern wie Koffern oder Gehäusen von Flachbildschirmen. Für Sofia produziert Siemens Gamesa 50 % der Rotorblätter in Großbritannien.
Passend zu diesem Artikel
Forschungsprojekt untersucht Einsatz 3D-gedruckter vertikaler Windkraftanlagen als nachhaltige Energiequellen für Schulen.
Vattenfall und BASF vertiefen ihre Partnerschaft im Bereich der Windenergie. BASF beteiligt sich mit 49 % an den deutschen Nordlicht-Offshore-Windparks von Vattenfall.
Lanxess prüft am Standort Mannheim in einer Machbarkeitsstudie die Produktion von grünem Wasserstoff mit Strom aus Windenergie.