Windenergie-Boom : Wie Forscher die Produktion von Windenergieanlagen einfacher und schneller machen möchten

Schneller, besser, günstiger: Das ist das Ziel des Blade Factory-Projekts, an dem das Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme IWES in Bremerhaven zusammen mit zwölf Partnern aus Industrie und Forschung arbeitet. Das Projektteam rund um Roman Braun arbeitet an neuen Technologien mit deren Hilfe die Produktion von Rotorblättern schneller und effizienter gelingen kann.

Bisher handelt es sich bei der Rotorblatt-Produktion um eine langwierige Angelegenheit. In ein Formwerkzeug werden mehrere Schichten an Glasfasermaterial eingelegt. Mit einer Vakuumpumpe wird dann die Luft aus dem gestapelten Fasermaterial gesaugt. Im nächsten Schritt wird flüssiges Kunststoffharz in die Form gesaugt und die Glasfasern werden in Harz getränkt. Durch die Wärme der Formheizung härtet das Harz aus und fertig ist der Rohling. Dieser wird mit anderen Bauteilen verklebt und dann geschliffen und lackiert. Rund 24 Stunden dauert die Fertigung eines einzelnen Rotorblattes bisher – ohne Unterbrechung.

Störfaktoren können die Produktion beeinflussen und die Produktionsdauer damit verlängern. Manche Hersteller haben ihre Produktionsstätten international verteilt. In China herrschen beispielsweise ganz andere Luftbedingungen als in Deutschland, wodurch sich auch das Material anders verhält. Häufig kommt es auch zu Produktionsfehlern, die dann repariert werden müssen. Das kostet zusätzlich Zeit und Geld.

„Unser Ziel ist es die Fertigungsqualität sowie die Reproduzierbarkeit zu erhöhen. Gleichzeitig soll die Blattfertigung natürlich günstiger werden“, so Roman Braun im HLK-Interview. Bisher machen die Rotorblätter rund 25 Prozent der Kosten einer Onshore-Windenergieanlage aus. „Werden in der Fertigung Kosten gespart, wird auch der Energiepreis für den Endkunden günstiger“, so Braun.

Für die Produktionsbeschleunigung hat das IWES bereits einige Ansätze parat. Das Ablegen der einzelnen Glasfaserschichten soll in Hilfsvorrichtungen verlagert werden, damit die teure Hauptform nicht zu lange blockiert wird. Die in den Hilfsvorrichtungen erzeugten Schichtstapel müssen dann nur noch in der Hauptvorrichtung zusammengefügt und miteinander verbunden werden. So werden die Produktionsschritte parallelisiert, wodurch der Durchsatz deutlich erhöht wird. Auch der Tränkprozess und die Aushärtung sollen in Nebenprozesse abgekapselt werden. Das macht laut Braun vor allem für große Produktionsstätten Sinn. Dort gibt es häufig mehrere Hauptformen, die den ganzen Produktionsvorgang über belegt sind. Ersetzt man einige dieser Hauptvorrichtungen durch Hilfsvorrichtungen, können mehrere Produktionsschritte gleichzeitig ausgeführt werden.

Die Aushärtung soll außerdem beschleunigt werden. Das Team rund um Braun untersucht deshalb, wie viel schneller die Aushärtung erfolgen kann ohne, dass die Qualität beeinträchtigt wird. „Das ist wie bei einem Kuchen: Backt man diesen mit sehr hoher Temperatur und nur sehr kurz, ist er außen schön knusprig, aber innen noch roh und die Qualität damit sehr schlecht“, so Braun. Am Fraunhofer IWES werden deshalb Probekörper bei unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten ausgehärtet und dann miteinander verglichen. So soll die optimale Aushärtungsmethode gefunden werden.

„Die Windenergie ist weltweit stark gefragt. Damit der Markt weiter wachsen kann, muss die Technologie günstiger werden. Die Parallelisierung der Fertigungsschritte soll die Rotorblattproduktion schneller und dadurch effizienter machen. Das rechnet sich am Ende auch für den Energiekunden“ erörtert Braun abschließend.