SteelBlade
Nachhaltige Windenergie durch Stahlrotorblättern
Die nachhaltige Energieversorgung ist eine der dringendsten Herausforderungen unserer Zeit. Die Bundesregierung hat mit dem Osterpaket das Ziel festgelegt, bis 2030 den Brutto-Strombedarf zu 80% aus erneuerbaren Energien zu decken. Ein zentraler Baustein zur Erreichung dieses Ziels ist die Windenergie, insbesondere an Land. Das Wind-an-Land-Gesetz legt fest, dass der Ausbau der Windenergie an Land jährlich um 10 GW erfolgen soll. Jedoch ist der Ausbau zuletzt ins Stocken geraten, vor allem aufgrund mangelnder Akzeptanz durch die lokale Bevölkerung und der fehlenden Recyclingmöglichkeiten für ausgediente Windenergieanlagen.
Eine vielversprechende Lösung für diese Probleme bietet das Projekt "SteelBlade". Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung, Konstruktion und Validierung eines Onshore-Rotorblatts für Windenergieanlagen, welches auf den Werkstoff Stahl optimiert ist. Der Einsatz von Stahl ermöglicht eine gesteigerte Nachhaltigkeit und Umweltentlastung, da Stahl bis zu 90% recycelbar ist. Zudem eröffnet die Stahlbauweise nicht nur in Bezug auf die Recyclingfähigkeit neue Perspektiven.
Ein weiteres Hindernis bei großen Rotorblättern ist der Transport, der aufgrund ihrer Größe und Form Schwierigkeiten bereitet. Aktuell können Onshore, limitiert durch den Transport der Rotorblätter über die Straße, keine signifikant größeren Anlagen installiert werden, obwohl dies aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll wäre. Eine Segmentierung der Rotorblätter kann dieses Problem lösen. Die bestehenden Ansätze zur Segmentierung von konventionellen Rotorblättern aus Glasfaser- und Kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff stoßen jedoch an ihre Grenzen. Stahl ist ein sehr leicht zu fügender Werkstoff, welcher es für Rotorblätter ermöglicht neue Segmentierungskonzepte zu entwickeln und anzuwenden, ohne die Steifigkeit der Blätter zu beeinträchtigen.
Neben der Lösung des Transportproblems großer Anlagen bieten segmentierte Stahlrotorblätter weitere Vorteile. Sie können kostengünstiger und leichter transportiert werden, was die Erschließung neuer Standorte für große Windenergieanlagen erleichtert. Zudem erhöht der Werkstoff Stahl die Erosionsbeständigkeit des Blattes, wodurch höhere Umlaufgeschwindigkeiten an den Blattspitzen und damit geringere Drehmomente bei gleicher Leistung möglich sind, hierdurch würde der Antriebsstrang entlastet.
Das Projekt SteelBlade nutzt Leichtbau- und Optimierungsmethoden aus der Luft- und Raumfahrt, um eine effiziente Nutzung von Stahl als Rotorblattwerkstoff sicherzustellen. Dabei wird besonderer Wert auf die Konstruktion der inneren Struktur und der aerodynamischen Blattaußenhülle gelegt. Das Gesamtgewicht der Stahlrotorblätter soll dabei auf dem Niveau konventioneller Rotorblätter aus Glasfaser-Verbundwerkstoffen liegen.
Im Rahmen des Projekts werden die technische, wirtschaftliche und nachhaltige Machbarkeit der Stahlrotorblätter nachgewiesen.