Kiel. In Schleswig-Holstein sind Windräder allgegenwärtig und sorgen für die Produktion von grünem Strom. Doch die Anlagen bergen auch ein Problem: Beim Bau der Rotorblätter werden glas- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, die teuer und energieintensiv produziert werden.
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Trotz vieler Forschungsansätze stellt auch die Entsorgung die Verantwortlichen noch vor Probleme. Ob sich Glas- und Carbonfasern in Zukunft zumindest bei kleineren Windkraftanlagen durch nachwachsende Naturfasern ersetzen ließen, will das Projekt „Entwicklung von Rotorblättern für Kleinwindanlagen aus Naturmaterialien“ an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Kiel jetzt erforschen.
Einsatz von Naturfasern für bessere Umweltbilanz
„Wir möchten zeigen, dass nachhaltige Rotorblätter aus Flachsfasern und anderen nachwachsenden Rohstoffen sämtliche technischen Anforderungen erfüllen können und so einen echten Beitrag für eine noch nachhaltigere Windenergie leisten“, sagt Sten Böhme, Professor im Bereich Maschinenwesen an der HAW Kiel.
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Mit seinen Mitarbeitern Peter Schönhardt, Michel Looft und Henning Manske entwickelt der Projektleiter den Prototyp eines Rotorblatts aus Flachs und Basalholz. Mit an Bord ist auch Jaron Nuebold, Geschäftsführer von Nuebold Yachtbau in Heikendorf.
Wir möchten einen echten Beitrag für eine noch nachhaltigere Windenergie leisten.
Sten Böhme
Professor an der HAW Kiel
Bootsbauer aus Kiel bringt sein Fachwissen ein
Nuebold befasst sich seit Langem mit der Entwicklung von nachhaltigen Faserverbundtechniken. Sein Fachwissen und die nötigen Gerätschaften hat der Bootsbauer bereits bei früheren Projekten mit der HAW Kiel eingebracht.
„Glas- und carbonfaserhaltige Kunststoffe lassen sich kaum recyceln“, erklärt Böhme das Problem. Beide Fasern brächten eine sehr hohe Festigkeit und nur ein geringes Gewicht mit. Das mache sie zu beliebten Materialien etwa beim Bau von Flugzeugen, Segelbooten oder eben von Rotorblättern.
Doch durch die Verarbeitung, die Einsatzbelastung und beim Recycling würden die Strukturen der Fasern zunehmend zerstört. „Für eine weitere Verwendung in hochbelasteten Bauteilen sind sie damit ungeeignet“, sagt der Forscher.
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Bei der Verbrennung von carbonfaserhaltigen Kunststoffen entstünden zudem Rückstände, die zum einen die Filter der Verbrennungsanlagen beschädigen könnten. Zum anderen stellten sie ein Gesundheitsrisiko dar, sagt Böhme. Ebenfalls problematisch sei der Abbau: „Kohlefasern sind extrem langlebig.“ Naturmaterialien wie Flachsfaser ließe sich bei der Entsorgung dagegen rückstandslos verbrennen.
Rotorblatt aus Flachs: Erster Prototyp fertig
Den ersten Prototyp eines Rotorblatts mit dem nachhaltigen Material hat das Team bereits gebaut. Dieser besteht im Kern aus leichtem Basalholz, Schichten aus hauchdünnen Flachsfasermatten machen ihn stabil.
Ob ihre nachhaltigen Rotorblätter den hohen Anforderungen für Kleinwindanlagen gewachsen sind, will das Team jetzt an einer eigens dafür gebauten Anlage testen. Die Maschinenhalle der HAW Kiel hat einen Windkanal, der Labortests unter unterschiedlichen Bedingungen ermöglicht.
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Erfüllen die Rotorblätter die Belastungstests, folgt der nächste Schritt, erklärt Böhme: „Unser Ziel ist es, Rotorblätter mit einer Länge von drei Metern zu bauen, wie sie beim Bau von Kleinwindanlagen eingesetzt werden.“ Diese Mini-Windkraftanlagen können etwa von Hausbesitzern, kleinen Betrieben oder in der Landwirtschaft eingesetzt werden.
Nachhaltiges Verbundmaterial: Industrie meldet Interesse an
Das im Oktober gestartete Projekt läuft bis Oktober 2027 und wird mit 175.000 Euro von der Gesellschaft für Energie- und Klimaschutz Schleswig-Holstein (EKSH) gefördert. Danach hofft das Team auf eine Anschlussförderung, um weiterzuforschen und noch weitere Einsatzmöglichkeiten zu erschließen. Denn, sagt Böhme: „Rückmeldungen aus der Industrie zeigen: Das Interesse ist groß.“
KN