Windenergie

Meinolf Droege,

Mit Polyurethan zum längsten Flügel

Polyurethan ist der Hauptwerkstoff von 64,2 Meter langen Windturbinenblättern. Mit der Konstruktion des Blatts wurde auch eine Anlagentechnologie zur Infusion des Hochleistungs-Polyurethanharzes entwickelt. In der Kombination könnte es in Zukunft die Anwendung von PU in Windkraftanlagen vorantreiben.

Das weltweit erste 64,2 Meter lange Rotorblatt für Windkraftanlagen aus Polyurethan. Das Projekt soll eine neue Generation von längeren und robusteren Blättern für die Windkraftindustrie begründen. © Covestro

Mit der raschen Entwicklung der Windkraftindustrie sind die Abmessungen der Turbinenblätter gewachsen, was zu höheren Anforderungen an deren Produktion und Materialien einschließlich des Infusionsharzes, geführt hat. Das komplette Polyurethan-Windrotorblatt, von der Holmkappe über den Schersteg bis hin zur Schale, besteht aus Polyurethan-Infusionsharz und ist damit das erste seiner Art in der weltweiten Windkraftindustrie. Umfangreiche statische und dynamische Ermüdungstests werden durchgeführt, um die Haltbarkeit des Windturbinenblatts zu bewerten, bevor in diesem Jahr die Kleinserienproduktion beginnen soll. „Im Zuge unserer Forschungskooperation mit Goldwind und LZ Blades wurden die Eigenschaften des Polyurethanharzes bei diesem Versuchsprojekt bewiesen. Wir glauben, dass die Lösung von Covestro einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung der Windkraftindustrie leisten kann", sagte Irene Li, Leiterin der Anwendungsentwicklung Asien-Pazifik im Segment Polyurethane bei Covestro.

Die Testergebnisse zeigten demnach, dass das Polyurethanharz bessere mechanische Eigenschaften im Vergleich zum traditionellen Epoxidharz aufweist. Da es keine Nachhärtung erfordert und eine geringere Viskosität sowie eine höhere Infusionsgeschwindigkeit ermögliche, könne das Polyurethansystem die Effizienz der Blattproduktion erheblich verbessern und damit die Wettbewerbsfähigkeit von Blattherstellern erhöhen. Letztlich sei die Lösung mit Polyurethanharz kostengünstiger als die mit Epoxidharz. Darüber hinaus hat Goldwind das strukturelle Design des Blatts optimiert, wodurch die Vorteile der mechanischen Eigenschaften und der Infusionsgeschwindigkeit von Polyurethan besser nutzen lassen und die Produktion prozesssicher wird.

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Polyurethan laut Unternehmen ein kosteneffizienter Werkstoff und könne den Anlagenbau wirtschaftlicher machen. Birong Wen, Leiterin des Entwicklungsteams für Rotorblätter bei Goldwind. „In Zukunft werden wir mehr in die Entwicklung neuer Materialien investieren und untersuchen, wie diese Technologien auf große Offshore-Blätter angewendet werden können, um eine größere Wettbewerbsfähigkeit zu erreichen. Dies wird dazu beitragen, die Modernisierung von Werkstoffen für Windturbinenblätter und die kontinuierliche Innovation der Industrie zu fördern."

Jitendra Bijlani, Leiterin der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von LZ Blades, sagte: „Die Verbesserung der Effizienz der Blattproduktion durch die Verwendung von Polyurethan erhöht nicht nur unsere Wettbewerbsfähigkeit beim Blatt, sondern wird auch zum Schlüssel, um den Kunden mit materialtechnischer Flexibilität entgegenzukommen."

Anlagentechnik angepasst

Um die Produktion der Riesenblätter zu ermöglichen, hat Covestro eine spezielle Baulé Infusionsmaschine zur Verarbeitung seines Hochleistungs-Polyurethanharzes entwickelt. Diese Maschine soll verschiedene Aufgaben in der Herstellung lösen, zum Beispiel den Vakuumprozess, das Gießen großer Mengen und die hohe Geschwindigkeit der Harzinfusion. Die Maschine kombiniere eine sehr genaue Dosierung, hohen, variablen Ausstoß, der durch den In-Mold-Druck gesteuert wird, und ein Echtzeit-Datenmanagement, um einen qualitativ hochwertigen Direktinfusionsprozess für große Rotorblätter zu gewährleisten. Die erfolgreiche Herstellung des langen Rotorblatts unter Verwendung des Polyurethanharzes habe bewiesen, dass die spezielle Baulé-Maschine für das Direktinfusionsverfahren geeignet ist.

Mit der raschen Weiterentwicklung der Windkraftindustrie steigt die Nachfrage nach größeren Rotorblättern. Damit werden neue kostengünstige, integrierte Lösungen für die Windkraftindustrie erforderlich, um den Marktanforderungen gerecht zu werden und den Ausbau der erneuerbaren Energien zu unterstützen.

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