Rotorblätter kostengünstig aus Polyurethanharz

Jan Drescher, Leiter des Projekts zur Fertigung von Rotorblättern aus Polyurethanharz, Covestro

Weltweit verzeichnet die Windenergiekapazität jährlich ein zweistelliges Wachstum. Für einen weiteren Ausbau sind kosteneffiziente Verfahren zur Herstellung von Windanlagen mehr denn je gefragt. Einmal in Betrieb, sollen diese über eine lange Zeit genutzt werden, und das bei möglichst geringem Wartungsaufwand. Dies gilt vor allem für Offshore-Anlagen, die zum Teil extremen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.

Mit innovativen und nachhaltigen Materiallösungen ermöglicht Covestro eine effizientere Herstellung von Windkraftanlagen und unterstützt den weiteren Aufbau von Onshore- und Offshore-Windparks mit langer Lebensdauer. Dazu betreibt das Unternehmen ein eigenes Kompetenzzentrum im dänischen Otterup, das die weltweiten Windkraftaktivitäten des Unternehmens koordiniert. „Es ist unser Ziel, mit kreativen und manchmal unerwarteten Lösungen die Welt lebenswerter zu machen“, sagt Kim Klausen, Leiter des globalen Windenergieprogramms bei Covestro. „Das gilt auch für die Energieerzeugung.“

Ein Beispiel ist ein spezielles Infusionsharz für die kostengünstige Herstellung von Rotorblättern. In Kombination mit verstärkenden Glasfasern und einem effizienten Fertigungsverfahren ermöglicht es kurze Zykluszeiten. „Dies ist ein klarer Kostenvorteil für den Hersteller“, erläutert Klausen. „Immerhin tragen Rotorblätter rund ein Viertel zu den Gesamtkosten für neue Windanlagen bei.“ Außerdem zeichnet sich das Harz durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus.

Die Herstellung der Rotorblatt-Halbschalen erfolgt effizient mithilfe des Vakuum-Infusionsverfahrens. Dabei werden die Kernmaterialien und Glasfasergelege zusammen in ein Werkzeug gelegt und mit einer Folie hermetisch abgedichtet. Nach Anlegen des Vakuums beginnt der Infusionsvorgang mit dem Einbringen des flüssigen Harzes. Vom Partner Hübers wurde hierfür in Kooperation mit Covestro ein für Polyurethanharze optimiertes Verfahren entwickelt.

Der Prozess benötigt aufgrund des Vakuums nur eine relativ kurze Zeit und verhindert die Entstehung von Hohlräumen. Das Polyurethanharz ist hier im Vorteil gegenüber Epoxies, weil es leichter fließt und die zur Verstärkung eingesetzten Glasfasern besser benetzt. Bei anschließender Erwärmung des Werkzeugs setzt die Aushärtung ein, die schneller erfolgt als bei Verwendung von Epoxidharzen.

Covestro hat kürzlich das erste große Rotorblatt aus Polyurethan in China hergestellt. Es entstand am Shanghai FRP Research Institute in Kooperation mit Hübers und dem Glasgelegehersteller Chongqing Polycomp. International Corp. (CPIC). Das Blatt hat eine Länge von 37,5 m und ist auf eine Leistung von 1,5 MW ausgelegt. Dies ist ein wichtiger Nachweis, dass das Harz für die industrielle Fertigung geeignet ist. Gemeinsam mit Industriepartnern, darunter auch dem Glasgelegeanbieter Saertex, plant Covestro die Herstellung weiterer Prototypen.

Das Unternehmen hat auch eine kosten- und zeiteffiziente Lösung für die Beschichtung von Stahltürmen und Rotorblättern entwickelt. Mit der Pasquick-Technologie kann die Zahl der Schichten gegenüber dem konventionellen Prozess reduziert werden. Außerdem härten die Lacke schneller aus. Beides trägt dazu bei, die Zykluszeit und die Kosten für die Herstellung von Windkraftanlagen weiter zu senken.

Der Korrosionsschutz ist dabei genauso dauerhaft und hochwertig wie beim Standardverfahren. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für einen langjährigen Betrieb der Anlagen bei geringem Wartungsaufwand und damit für eine wirtschaftliche Nutzung der Windenergie.

Das gilt auch für die Rotorblätter: Bei einem Orkan können in einer Höhe von 90 m auch Regentropfen wie Geschosse wirken, vor allem an den Blattspitzen. Bei Offshore-Anlagen kommt noch die Belastung durch Salzwasser hinzu. Auch hier bieten die Polyaspartic-Beschichtungen einen perfekten Schutz. Die Lacke sind lösemittelarm und setzen auch in puncto Nachhaltigkeit Maßstäbe.

Mit Entwicklungen wie diesen bietet Covestro Branchenunternehmen einen Mehrwert. Führende Hersteller von Windkraftanlagen setzen deshalb bereits die Pasquick-Technologie ein.

Vor allem für Betreiber von Offshore-Windparks kann die Instandhaltung auf hoher See mit enormen Kosten verbunden sein. Besonders anfällig für Schäden sind Seekabel, an denen unter Wasser permanent heftige Strömungen zerren. Covestro-Elastomere auf Basis der Polyurethansysteme Baytec und Desmodur eignen sich hervorragend für einen robusten Kabelschutz und werden seit langem eingesetzt. Die Schutzsysteme sind besonders schlagfest und beständig gegen Zersetzung. Im Gegensatz zu Stahl und Beton brauchen die Bauteile nicht nachbearbeitet zu werden – ein klarer Zeit- und Kostenvorteil beim Bau von Offshore-Windparks.

Die Vorteile haben auch die Tekmar Energy Ltd. überzeugt. Beim Bau großer Offshore-Wind-Farmen (OWF) in China arbeitet der europäische Marktführer für die Produktion von Seekabeln exklusiv mit den Covestro-Produkten. Kürzlich unterzeichneten beide Unternehmen einen Kooperationsvertrag, um dem wachsenden Bedarf auf dem chinesischen Markt gerecht zu werden. bec