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Verbundvorhaben: StoneBlade - Entwicklung neuer Ansätze der Rotorblattproduktion und -verwertung für die Windindustrie auf Basis innovativer Carbon-Granit-Verbundwerkstoffe mit hohen Druckfestigkeiten und Dämpfungseigenschaften; Teilvorhaben: Untersuchung von CFS-Werkstoffeigenschaften und -Einsatzmöglichkeiten

Förderzeitraum
2020-12-01  –  2023-11-30
Bewilligte Summe
283.126,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE2026A
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - Rotoren, Rotorblätter [EB1211]
Verbundvorhaben
01216654/1  –  StoneBlade - Entwicklung neuer Ansätze der Rotorblattproduktion und -verwertung für die Windindustrie auf Basis innovativer Carbon-Granit-Verbundwerkstoffe mit hohen Druckfestigkeiten und Dämpfungseigenschaften
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIC6)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)
Förderprogramm
Energie
 
Im Jahr 1998 wurden in Deutschland etwa 2.300 On-Shore-Windenergieanlagen mit 6.900 Rotorblättern installiert. Umgerechnet ergibt dies für 2018, mit einer Rotorblattlebensdauer von 20 Jahren, eine Abfallmenge von über 80.000 t/a FVK (Glasfaser und Carbonfaser). Im Jahr 2020 vs. 2000 werden es dann bereits über 160.000 t/a sein. Diese Tendenz steigt! Für das Recycling dieser immensen FVK-Mengen existieren keine Prozesse. Die Innovation im Projekt 'StoneBlade' besteht in der Entwicklung einer Prozesskette zur Verminderung von nicht zu recycelnden Materialien im Rotorblattbau bei gleichzeitiger Gesamtgewichtsreduktion und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften zur Standsicherheitserhöhung. Hierzu wird im Projekt der Ansatz der Substitution von glasfaserverstärktem Kunststoff in den Blattkomponenten Wurzel, Holm und Steg durch Hartgestein als naturbasiertes, kostengünstiges und verwertbares Leichtbaumaterial verfolgt. Entgegen der Erwartung, dass Gesteine schwer sind, besitzen diese eine Dichte im Bereich von Aluminium. Trotz seiner Sprödheit im Fall von Zugbelastung ist Stein ein volumenkompressibles Material. Vorgespannt im Verbund mit hochsteifen Carbonfasern ist er nicht nur druckstabil, sondern kann auch Zugkräfte aufnehmen, ohne Verlust von Steifigkeit im Dauerlastwechselfall. Der Verbund weist hohe Druckeigenschaften, eine hohe Steifigkeit, gute Dämpfungseigenschaften und eine gute Verwertbarkeit auf. Weitere Vorteile der hohen Druckfestigkeit und der Steifigkeit ergeben sich im Rotorblattbau hinsichtlich der Gefahr der Schubbeulenbildung, welche bei hohen Druckbelastungen auftritt. Bestimmte Komponenten wie der Holmgurt werden mit hohem Materialeinsatz an GFK zur Erreichung der nötigen Blattperformance überdimensioniert. Der neue Verbund bietet im Vergleich zu GFK hinsichtlich der Blatteffizienz ein immenses Einsparpotenzial. Hinzu kommt eine Steigerung der Wertschöpfung durch die gewonnene Gestaltungsfreiheit eines neuen Blattdesigns.