Was passiert mit den Rotorblättern von Windkraftanlagen am Ende ihres Lebenszyklus?

Aug 13, 2023

Auf Hunderten von Fuß hohen Türmen sitzend und mit Blick auf grasbewachsene Ebenen oder windige Meere zeichnen schlanke, weiße Flügel langsame, kraftvolle Kreise durch die Luft. Kann der Lebenszyklus von Windturbinenblättern, der etwa 25 Jahre dauert, so kreisförmig sein wie die eleganten Bögen, die sie in den Himmel zeichnen?

In diesem Beitrag wird der Rotorblatt einer Windkraftanlage von der „Wiege bis zur Bahre“ begleitet und anschließend nach Lösungen für einen verantwortungsvolleren, nachhaltigeren Lebenszyklus gesucht. Um mehr über den aktuellen Lebenszyklus und eine nachhaltigere Lösung für die Seltenerdelemente in Windturbinengeneratoren zu erfahren, lesen Sie „Wie werden Windturbinen hergestellt?“.

Eine Windkraftanlage umfasst ein Fundament, einen Turm, elektrische Leitungen, eine Gondel zwischen den Rotorblättern und die Rotorblätter selbst. Die für das Fundament und den Turm verwendeten Rohstoffe (Stahl und Beton) sowie die Verkabelung (Kupfer und Aluminium) sind relativ kostengünstig, und die Windindustrie deckt nur einen kleinen Teil der weltweiten Nachfrage nach diesen Materialien ab.

Bei Rotorblättern von Windkraftanlagen sieht das anders aus. Rotorblätter werden hauptsächlich aus Kohlefaser, Glasfaser und Balsaholz hergestellt und die Windindustrie ist für einen erheblichen Teil der weltweiten Nachfrage nach diesen Materialien verantwortlich: 10 % der weltweiten Nachfrage nach Glasfaser und 24 % nach Kohlefaser stammen von Windkraftanlagen. Während die Herstellung heutiger Kohlenstoff- und Glasfasern viel Energie erfordert und schwer zu recyceln ist, kann die Einbeziehung von mehr Biomaterialien in ihre Verbundwerkstoffe und die Entwicklung neuer Recyclingtechnologien ihren Fußabdruck verringern. Glücklicherweise sind auch die Fasern und Epoxidharze, die zur Herstellung dieser starken synthetischen Materialien benötigt werden, weit verbreitet.

Das Angebot an Balsaholz ist hingegen stark auf Ecuador und Peru konzentriert. Die hohe Nachfrage nach Balsaholz in Rotorblättern zur leichten strukturellen Unterstützung hat die Nachfrage der Windindustrie mit der zunehmenden Abholzung des Amazonas-Regenwaldes und dem Anbau von Balsa-Plantagen in Verbindung gebracht. Bis 2020 überstieg die Nachfrage nach Balsaholz das Angebot. Legale und illegale Balsaexporte haben die Waldlandschaften in der Nähe indigener Gemeinschaften verändert, ohne dass die betroffenen Gemeinschaften konsultiert oder zugestimmt haben.

Um sicherzustellen, dass die Windindustrie die Umweltgerechtigkeit wahrt und ihre Rohstoffe schont, ersetzen viele Unternehmen Balsa durch andere Materialien. Beispielsweise hat LM Wind Power den Balsaanteil in seinen Rotorblättern minimiert und stattdessen synthetische Kunststoffe wie PET und PVC-Schaum verwendet. Darüber hinaus hat INCA Renewtech BioBalsa erfunden, ein langlebiges Klingenmaterial aus Hanffaserzellulose. Das Energieforschungsunternehmen Wood Mackenzie schätzt, dass die Zahl der Rotorblätter, die PET als Kernmaterial anstelle von Balsa verwenden, von 20 % im Jahr 2018 auf 55 % im Jahr 2023 steigen wird.

Ja! Die gute Nachricht ist, dass Stahl, Eisen, Aluminium, Kupfer, Beton und elektronische Komponenten der Fundamente, Türme und Leitungen von Windkraftanlagen vollständig recycelt werden können. Das Recycling der Klingen ist eine größere, aber wichtige Herausforderung, die es zu bewältigen gilt.

Im Jahr 2021 wurden in den USA 8.000 Rotorblätter – die durchschnittlich jeweils etwa 200 Fuß lang sind – ausgemustert. Bis zum Jahr 2050 könnte die Welt 15–18 % ihrer Energie aus Windkraft beziehen, aber es könnten auch 43 Millionen Tonnen ausgemusterter Rotorblätter zu bewältigen sein. Obwohl die Deponierung von Rotorblättern keine Gefahr einer Boden- oder Grundwasserverschmutzung darstellt und nur einen winzigen Bruchteil der weltweiten Feststoffabfallströme ausmachen würde, wäre der Lebenszyklus von Windkraftanlagen kreisförmiger, wenn es mehr Möglichkeiten zur Wiederverwendung oder zum Recycling der Rotorblätter gäbe.

Verbundwerkstoffe wie Glasfaser und Kohlefaser sind schwierig zu zerlegen, gerade weil es sich um zusammengesetzte, fein gemischte Mischungen verschiedener Materialien handelt, die für die Wiederverwertung getrennt werden müssen. Diese Verbundwerkstoffe machen die Klingen robust und langlebig und widerstehen jahrzehntelang der Abnutzung.

Während heute viele ausgemusterte Rotorblätter von Windkraftanlagen auf Mülldeponien landen, haben innovative Unternehmen Wiederverwendungs- und Recyclingtechnologien entwickelt, um dieses Schicksal zu vermeiden. Veolia kann in Zusammenarbeit mit GE Glasfaserblätter zerkleinern und zu Zement verarbeiten. Carbon Rivers kann Glasfaserblätter in Textilien und andere synthetische Materialien umwandeln, während Global Fiberglass Solutions recyceltes Fiberglas in Eisenbahnschwellen und Kunststoffpellets umwandelt. Vestas und ein Netzwerk von Partnern haben den CETEC-Plan (Circular Economy for Duroplast Epoxy Composites) entwickelt, der in den nächsten drei Jahren in der Lage sein wird, Rotorblattfasern vom Epoxidharz zu trennen und das Epoxidharz in neuen Rotorblättern zu verwenden.

Unternehmen haben außerdem damit begonnen, neue, besser recycelbare Klingentechnologien zu entwickeln, die weiterhin Festigkeit garantieren und gleichzeitig die Verarbeitung am Ende der Lebensdauer erleichtern. Beispielsweise installierte Siemens Gamesa im Juli 2022 den ersten recycelbaren Windturbinenflügel in einem Offshore-Windpark in Deutschland. Dabei kommt ein neuartiges Rotorblatt-Epoxidharz zum Einsatz. Wenn die Klinge bei hohen Temperaturen in eine saure Flüssigkeit eingetaucht wird, löst sich das Harz auf und die Komponenten trennen sich und werden wiederverwertbar. Ziel des Unternehmens ist es, bis 2030 alle seine Rotorblätter vollständig recycelbar zu machen.

Alle Interessengruppen der Windenergie, darunter Länder, die Bundesregierung, Unternehmen, Lieferanten und Verbraucher, können die verantwortungsvolle, nachhaltige Entwicklung einer zirkulären Windenergieindustrie vorantreiben. Einige Strategien umfassen:

Wenn wir an Windkraftanlagen denken, stellen wir uns große Kreise hoch am Himmel vor. Der Lebenszyklus der Rotorblätter einer Windkraftanlage kann ebenso kreisförmig sein. Regierungen, Industrie und Verbraucherverpflichtungen bewegen uns zu noch verantwortungsvolleren, nachhaltigeren Lieferketten und End-of-Life-Management für Klingen.

Wie werden Windkraftanlagen hergestellt? Was passiert, wenn Windkraftanlagen das Ende ihrer Lebensdauer erreichen? Was ist nötig, um sicherzustellen, dass diese kolossalen, majestätischen Klingen nicht auf Mülldeponien landen? Woher kommen ihre Rohstoffe und können wir diese Materialien, wenn sie in den Ruhestand gehen, zu anderen nützlichen Produkten oder recycelten Klingen verarbeiten? Wie können wir zu einer nachhaltigen, verantwortungsvollen Lieferkette für Windenergie gelangen und sicherstellen, dass sich bei allen Materialien der Kreis schließt? Klicken Sie auf die folgenden Links, um Antworten zu erhalten:

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Veröffentlicht in:Energie

Stichworte:Recycling sauberer Energietechnologien, erneuerbare Energien, Lebenszyklus erneuerbarer Energien, Windenergie, Windkraft, Windturbinen

Über den Autor

Charlie Hoffs war 2022 UCS Summer Schneider Fellow in Cambridge, Massachusetts. Sie erwarb 2022 ihren BS-Abschluss in Chemieingenieurwesen an der Stanford University und absolviert derzeit einen MS in Community Health and Prevention Research in Stanford. Im April 2020 war sie Mitbegründerin und Co-Leiterin von unBox, einer von Jugendlichen geführten Organisation, die sich dafür einsetzt, junge Menschen zu vereinen und zu befähigen, im Kampf gegen die Ernährungsunsicherheit in den USA zu kämpfen.

Rachel Cleetus Politikdirektorin

Analytischer Leiter der John Rogers Energy Campaign

Maria Chavez Energieanalystin