Rotorblätter aus Stahlblech

Die Nutzung regenerativer Energien ist elementare Voraussetzung für eine Vielzahl umwelt­politischer Vorhaben zum Erreichen der gesteckten Klimaziele. Weder die E-Mobilität noch der Einsatz von Wasserstoff als Energieträger sind sinnvoll, wenn der Strom dafür fossil gewonnen wird. 

Windkraftanlagen, insbesondere große, leisten ihren Beitrag, den Anteil erneuerbarer Energien am Strommix zu erhöhen. Dieser positive Beitrag verringert sich jedoch deutlich, wenn eine vollständige Lebenszyklusbetrachtung (LCA) durchgeführt wird. Auch ohne diese Bilanzierung ist bekannt, dass die Lebensdauer der Rotorblätter begrenzt und deren Recycling noch nicht gelöst ist. Aus Sicht einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft drängt sich die Frage auf, ob das nicht anders, vielleicht sogar besser geht. Es geht - sowohl theoretisch als auch praktisch. Für kleine Windkraftanlagen und insbesondere solche mit vertikaler Drehachse kann Metall als Material für die Rotorblätter genutzt werden. Neben der sehr guten Kreislauffähigkeit diese Werkstoffklasse (Recyclingrate >80%) bieten sich weitere Vorteile an.

Am Fraunhofer IWU wurde im Kooperation mit der Freien Universität Brüssel im CORNET-Projekt »HyBlade – Hydrogeformte Rotorblätter aus Stahl« eine entsprechende Prozesskette entwickelt. Für die Rotorblätter wird gewöhnliches Stahlblech verwendet und zu einer Vorform abgekantet. Durch Schweißen entsteht ein geschlossener Hohlkörper, der dann mittels Innenhochdruck-Umformung kalibriert und so ein präzises Strömungsprofil hergestellt wird. Diese Fertigungsprozesse sind massenfertigungstauglich, lassen sich gut automatisieren und bieten somit Skaleneffekte zur Reduzierung der Kosten. Die Herstellung von faserverstärkten Rotorblättern bietet diese Option nicht. Durch den Einsatz von Stahl oder anderen Metallen können die Kosten für die Rotorblätter deutlich gesenkt werden, was eine schnellere Amortisierung ermöglicht.

Als Technologie-Demonstrator wurde für eine Vertikalachs-Windkraftanlage mit 2,8 m Höhe bzw. Blattlänge und 2 m Durchmesser ein kompletter Rotor gefertigt und erfolgreich getestet. Werden solche Anlagen günstig gruppiert, kann pro Quadratmater Grundfläche sogar mehr Energie gewonnen werden, als mit den bekannten Großanlagen. Dabei wird wesentlich weniger Material benötigt und der Eingriff in die Natur (Boden) ist deutlich geringer, ebenso wie die Auswirkungen auf das Umfeld.