Windkraftanlagen gelten als Symbol der Energiewende. Doch was passiert mit ihren riesigen Flügeln, wenn sie nach 20 bis 30 Jahren ausgedient haben? Genau hier beginnt ein wachsendes Problem – und eine Lösung, an der Forscherinnen und Forscher des Chemnitzer Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU an ihrer Außenstelle in Wolfsburg maßgeblich mitarbeiten.

Bildrechte: Fraunhofer IWU (KI-generiert)

Allein in Europa erreichen jedes Jahr zehntausende Tonnen alter Rotorblätter das Ende ihrer Lebensdauer. Sie bestehen meist aus glasfaserverstärktem Kunststoff, einem Material, das extrem stabil, aber kaum wiederverwertbar ist. Bisher gibt es nur wenige Projekte, die sich dem Recycling widmen. Verbrennen oder Zerkleinern, etwa für die Zementherstellung, sind meist gängige Wege – ökologisch sinnvoll sind sie nicht. Deponieren ist in der EU verboten. Der Klimaschutz droht so selbst zur Umweltbelastung zu werden.

Schwachstelle an der Spitze: die Vorderkante

Ein Windradflügel nutzt sich nicht überall gleich ab. Besonders stark belastet ist seine Vorderkante – dort, wo Regen, Sand und Staub zuerst aufprallen. Wird sie rau oder beschädigt, verschlechtert sich die Aerodynamik: Der Flügel liefert weniger Leistung. Bislang bedeutet das oft, dass gleich das komplette Rotorblatt ersetzt werden muss.

Im EU‑Projekt RECREATE entwickeln Forschende des Fraunhofer‑Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) gemeinsam mit Industriepartnern eine Alternative. Ziel ist ein Rotorblatt, das reparierbar, modular aufgebaut und besser recycelbar ist.

Neues Design: austauschen statt wegwerfen

Segment eines Rotorblatts, entstanden im Projekt RECREATE. Die austauschbare Vorderkante kann zu einer längeren Nutzungsdauer und einem durchgehend hohen Wirkungsgrad beitragen.Bildrechte: Fraunhofer IWU

Der neu entwickelte Demonstrator des Chemnitzer Fraunhofer IWU, entwickelt in seiner Außenstelle in Wolfsburg, setzt auf einen klaren Konstruktionswechsel.
Statt eines fest verklebten Einteils besteht das Rotorblatt aus mehreren Modulen. Herzstück ist ein tragender Holm, also das innere Rückgrat des Flügels.
Um ihn herum sind weitere Bauteile angebracht – darunter auch die besonders belastete Vorderkante.

Der entscheidende Punkt: Diese Vorderkante ist austauschbar. Sie wird mit einer lösbaren Klebeverbindung befestigt. Ist sie verschlissen, kann sie rechtzeitig ersetzt werden. Das komplette Rotorblatt bleibt im Einsatz – laut den Forschenden mit nahezu dem gleichen Wirkungsgrad wie im Neuzustand. Das verlängert die Lebensdauer der Anlage und senkt Kosten.

Chemnitz denkt Fertigung neu

Neben der Reparierbarkeit verfolgt das Team ein zweites Ziel: Windradflügel wieder wirtschaftlich in Europa produzieren zu können. Heute findet die Fertigung meist in Niedriglohnländern statt, weil sie sehr arbeitsintensiv ist.

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Hier bringt IWU seine Kompetenz in der automatisierten Produktion ein. Künftig könnten zentrale Bauteile wie der Holm mittels Pultrusion hergestellt werden. Dabei werden Endlosfasern kontinuierlich durch ein Harz gezogen, erhitzt und zu stabilen Profilen geformt. Das Verfahren ist gut automatisierbar und liefert gleichbleibende Qualität.

Naturfasern statt Glas

Ein weiterer Innovationsschritt liegt im Material. Die austauschbare Vorderkante besteht aus Thermoplasten mit Naturfasern. Thermoplaste lassen sich im Gegensatz zu klassischen Kunstharzen wieder aufschmelzen. Naturfasern reagieren zudem robuster auf Recyclingprozesse als Glasfasern. Selbst wenn sie beim Zerkleinern kürzer werden, verlieren sie ihre Funktion nicht schlagartig.

Damit eignen sich diese Materialien besonders gut für eine Kreislaufwirtschaft – also für Wiederverwendung, Reparatur und Recycling über mehrere Lebenszyklen hinweg.

Ein Schritt zu nachhaltiger Windkraft

Das im IWU entwickelte Konzept zeigt: Nachhaltige Energieerzeugung endet nicht beim Betrieb der Anlagen. Entscheidend ist der gesamte Lebenszyklus – von der Herstellung bis zum Recycling. Reparierbare Rotorblätter könnten dabei eine Schlüsselrolle spielen.

Links/Studien

Das Fraunhofer IWU präsentiert das Projekt vom 4. bis 7. Mai auf der IFAT in München, einer der wichtigsten Messen weltweit für Umwelttechnologien.

gp/pm iwu/copilot

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