Rotorblattaufbereitung und Recycling von Faserverbundwerkstoffen

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WIndkraftanlage
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Altrotorblätter gelten als Herausforderung für das Recycling und ihr Verbleib ist oft ungeklärt, so dass Branchenverbände bereits im Jahr 2021 ein europaweites Deponieverbot forderten. Eine Forderung, die in Deutschland bereits besteht. Das Umweltbundesamt hat den Zustand zum Anlass für eine Studie über den nachhaltigen Umgang mit Rotorblättern genommen und hochwertiges Recycling beschrieben.

Inhaltsverzeichnis

Mehr als 90 Prozent der Masse einer Windenergieanlage hat eine hohe Recyclingfähigkeit, sowohl materiell als auch verfahrensabhängig betrachtet. Sogar die Demontage von Maschinenhäusern, Schaltschränken und Transformatoren erfolgt ohne weitere Verpflichtungen und steht im Interesse der Recyclingunternehmen. Die verbleibenden 10 Prozent haben es jedoch in sich. Rotorblätter bestehen zumeist aus faserverstärkten Kunststoffen. Das sind mit hochfesten Glas- und Carbonfasergeweben stabilisierte Leichtbauwerkstoffe mit einer hohen Strapazierfähigkeit und einer ausgezeichneten Biegeelastizität. Die Werkstoffe sind in der Luft- und Raumfahrt sowie im Bootsbau verbreitet und einen sich ausgezeichnet für die beweglichen Rotorblätter.

 

Wartung und Reparatur

Wichtig sind auch beständige Oberflächenbeschichtungen, denn bei Blattspitzengeschwindigkeiten von mehr als 300 Stundenkilometern wirken Regentropfen abrasiv und führen nach einer gewissen Betriebszeit nicht selten zu Beschädigungen. Regelmäßige Wartungen sind daher ein Muss, damit auch Rotorblätter die Lebensdauer einer Windenergieanlage überstehen und ein vorzeitiger Austausch vermieden werden kann. Bemannte und unbemannte Inspektionsverfahren sind technisch verfügbar und so weit ausgreift, dass kleine Reparaturen am installierten Rotorblatt erfolgen. Die Voraussetzung ist, dass Schäden frühzeitig erkannt werden. Langlebigkeit ist äußerst wichtig, denn nach dem Rückbau gibt es zumeist keine Möglichkeit der Wiederverwendung und dann muss ein Recycling erfolgen.

 

Informationen für den Rückbau

Hochwertig und schadlos sollte es sein und genau dorthin führt ⁠UBA⁠-Texte 92/2022. Eine Voraussetzung für den Rückbau und die Demontage von Rotorblättern ist ein guter Informationsstand. Länge, Umfang und Gewicht müssen bekannt sein und es sollte eine Herstellerempfehlung hinsichtlich Einzelblatt- oder Sterndemontage vorliegen. Schließlich muss bekannt sein, wie die Rotorblätter von der Nabe gelöst werden können. Jedenfalls sind mehrere Tonnen zu bewegen und schweres Gerät kommt auf offener Baustelle zum Einsatz. Die sorgfältige Planung ist unverzichtbar und gelingt auf der Grundlage standardisierter, belastbarer und reproduzierbarer Informationen. Die Studie empfiehlt daher die Entwicklung eines allgemein anerkannten Informationsstandards der Hersteller und gibt detaillierte technische Empfehlungen. Zugleich wäre ein Standard zweckmäßig, der sich an das rückbautechnische Projektmanagement durch Betreiber und Rückbauunternehmen richtet. Diese Anforderung erfüllt die DIN SPEC 4866:2019. Das Umweltbundesamt empfiehlt die Überführung in eine langfristig gültige Norm.

 

Demontage und Zerkleinerung

Wenn ein Rückbauvorhaben beschritten wird, erfolgt nach der Stilllegung zunächst eine Demontage und eine Vorzerkleinerung vor Ort. Seilsägen, Wasserstrahlschneider und Scheren kommen zum Einsatz. Emissionen von Staub, Lärm und Kühlwasser sind zu minimieren und auch der Arbeitssicherheit ist Rechnung zu tragen, so dass vieles für eingehauste Aggregate spricht. Baustellenseitige Verfahren sollten auf das für den Transport notwendige Maß reduziert sein.

 

Schadlose Aufbereitung

Zurückzugewinnen sind Eisenmetallteile aus Befestigungs- und Verbindungselementen, Nichteisenmetalle aus Blitzableiten, Blattheizungen oder auch Unwuchtgewichten, Strukturelemente aus Balsaholz und synthetischen Schäumen und schließlich carbon- und glasfaserverstärkte Kunststoffe. Die Studie 92/2022 schlägt ein Fließschema vor, nach welchem die meisten Wertstoffe zurückgewonnen werden können. Die in Recyclingverfahren oft als nebensächlich betrachtete Zerkleinerung ist im Fall von Rotorblättern prozessbestimmend. Die Größe und Festigkeit der faserverstärkten Kunststoffe bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht und harten und glatten Oberflächen erfordert mehrstufige und robuste Zerkleinerungstechniken wie Hammermühlen und Querstromzerspaner.

 

Hochwertiges Recycling

Nach sorgfältiger Separation gibt es für diverse Bestandteile etablierte metallurgische Verwertungsverfahren. Für aufbereitete Glas- und Carbonfasen ist der Einsatz in der Metallurgie ein anspruchsvolles Ziel, aber nicht ausgeschlossen. Diese Verfahren befinden sich im Forschungsstadium. Der hochwertigen Verwertung muss in aller Regel die Separation von carbon- und glasfaserverstärkten Kunststoffen sowie die Separation von Faser und Matrix vorausgehen. Während carbon- und glassfaserverstärkte Kunststoffe oftmals durch einfaches Sägen oder Schneiden getrennt werden können, erfordert die Matrix-Faser-Separation pyrolytische Verfahren. Für die Aufbereitung der etwas höherwertigen Carbonfasern konnte sich dieses Verfahren im industriellen Maßstab durchsetzen. Rückgewonnene Langfasern haben einen positiven Marktwert und können teilweise zu neuen Garnen und Geweben weiterverarbeitet werden. In der aktuellen Praxis werden Abfälle glasfaserverstärkter Kunststoffe einer Mitverwertung in Zementwerken oder der Hausmüllverwertung zugeführt. Die Verwertung genügt unter gewissen Voraussetzungen den Anforderungen, doch könnte sie höherwertig im Sinne der Abfallhierarchie sein.

 

Synergien

Weitere Chancen für die Verwertung in hochwertigen Verfahren bestehen im Fall der Bündelung und gemeinsamen Verwertung mit Abfällen aus anderen Quellen. Das Recycling von Booten und Leichtflugzeugen wird als Prozess mit technisch ähnlichen Anforderungen eingestuft und schließlich erfordern bestimmte Bauprodukte ähnliche Aufbereitungsverfahren.