Nachhaltig wirtschaften und entsorgen
Konkrete Konzepte fürs Rotorblatt-Recycling
Ziel des KoReNaRo-Projekts ist es, eine wirtschaftlich umsetzbare Entsorgungsstrategie aufzusetzen, die eine möglichst hohe Recyclingquote für Rotorblätter von Windkraftanlagen erzielt und somit nachhaltige Kreislaufwirtschaft ermöglicht.
Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) entwickelt im Projekt »Konzept für Recycling und Nachnutzung von Rotorblättern aus Kunststoffverbundmaterialien« (KoReNaRo) gemeinsam mit dem Institut für Energie und Kreislaufwirtschaft (IEkrW) an der Hochschule Bremen umfassende Konzepte, die ermöglichen sollen, dass Rotorblätter künftig weitaus besser recycelt und nachgenutzt werden können.
Für nicht mehr betriebene End-of-Life-Windenergieanlagen (EoL-WEA) sollen die derzeit am Markt vorhandenen Recyclingkonzepte optimiert beziehungsweise weiterentwickelt werden, hin zu mehr Kreislaufwirtschaft. Der Fokus liegt hierbei insbesondere darauf, wie Rotorblätter effizienter recycelt werden können, ökonomisch und ökologisch.
Hochwertiges Recycling für Faserverbundwerkstoffe
Die Wissenschaftler möchten ein qualitativ höherwertiges Recycling für das gesamte EoL-Rotorblatt entwickeln. Wichtig ist es, dafür zunächst eine automatisierte Erstbehandlung zu konzipieren, bei der das Rotorblatt effektiver zerteilt und in seine Bestandteile zerlegt werden kann. Dadurch entstehen Verwertungskreisläufe, die Recyclingquote wird erhöht und Kosten werden eingespart. Ein möglicher Standort für eine Recycling-Station wäre Bremerhaven.
Ein weiteres Ziel des Forschungsprojekts ist es, die Hauptgurte – diese geben dem Rotorblatt seine Stabilität – aus den Rotorblättern für andere Werkstücke nachzunutzen, unter möglichst weitgehender Beibehaltung der vorhandenen guten Materialeigenschaften. Das ist eine Herausforderung, denn sie bestehen aus Zentimeter dicken Schichten aus Glasfaser- und Carbonfaserverbundkunststoffen.
Auch der Ansatz, mittels einer sogenannten Slow-Batch-Pyrolyse, die hochwertigen Glasfasern aus den dickwandigen Flansch- und Gurtmaterialien zurückzugewinnen, soll weiterverfolgt werden. Die bei diesem Prozess erzeugten Synthesegase können dann weiter verwertet werden, unter anderem zur Energie- oder Wasserstoffgewinnung. Die Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit dieses speziellen Verfahrens soll im Projekt mithilfe einer Testanlage überprüft werden.
Für die Sandwichkomponenten im Rotorblatt, Balsaholz und Kunststoffschäume sollen bereits bekanntere Methoden, insbesondere zur Wiederverwertung des Balsaholzes als Holzschaum großmaßstäblich ausgerollt werden.
Auf die Konzeptphase folgt die Umsetzungsphase. In dieser möchten die Forschungspartner Fraunhofer IWES und IEkrW die einzelnen Arbeitsschritte gemeinsam mit Kooperationspartnern realisieren. Gemeinsam mit einem Industriekonsortium soll auch die Planung einer Recycling-Station weiter vorangebracht werden.
Bisher angewandte Recycling-Verfahren
Beton und Stahl machen mit etwa 97 Prozent der Gesamtmasse den Löwenanteil einer WEA aus und lassen sich gut recyceln. In Rotorblättern sowie in der Verkleidung von Nabe und Gondel stecken allerdings noch weitere Materialien: Faserverbundkunststoffe (FVK) mit Carbon- und Glasfasern.
Die beim Rückbau demontierten Rotorblätter und Verkleidungen werden direkt am Standort der WEA in kleinere Teile zersägt und abtransportiert. Die carbonhaltigen Materialien werden hierbei bereits sauber von den anderen Stoffströmen getrennt, um deren Recyclingwege nicht zu beeinträchtigen. Auch die dickwandigen Flanschbereiche mit den Metallbolzen beziehungsweise Metallhülsen bedürfen einer separaten Aufbereitung zur Metallabscheidung.
Übrig bleibt der Hauptteil der Rotorblätter mit seiner Matrix aus glasfaserverstärkten Kunststoffharzen (GFK), inklusive den darin verbauten sogenannten Sandwichmaterialien wie Balsaholz und/ oder Kunststoffschäume aus PVC oder PET. Dieser Materialmix wird derzeit in der Regel in einem weiteren Aufbereitungsschritt zerkleinert und in der Zementindustrie verwendet. Dadurch werden fossiler Brennstoff und mineralische Rohstoffe wie Sand und Kreide substituiert.
Die CFK-Bauteile werden mittels großtechnischer Pyrolyse recycelt, dabei wird der enthaltene Kunststoff thermisch zersetzt und die Fasern können zurückgewonnen werden. Diese können beispielsweisew zu neuen Vliesen verarbeitet oder auch gemahlen in Spritzguss verwendet werden.
Aktuell basiert die Erstbehandlung und das Recycling der Rotorblätter weitestgehend auf den gewonnenen Erfahrungswerten der Rückbauunternehmen: Seit 2019 erfolgen erste konkrete Rückbauvorhaben. Ein Markt für neu zu gewinnende Sekundärprodukte muss sich zunächst noch entwickeln bzw. erschlossen werden. Genau hier setzt das Forschungsprojekt KoReNaRo an.
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