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Federleicht
28.01.2020

Werkstoff für Windstrom

Würde man ein einziges Rotorblatt aufrecht neben die Dresdner Frauenkirche stellen, dann würde es das Turmkreuz um mehr als zehn Meter überragen. Doch ohne Verbundwerkstoffe wären die Flügel der neuesten Windkraft-Giganten zu schwer.

Man kann viel über Klimawende, Verkehrswende oder Energiewende diskutieren: Ohne den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energieerzeugung bleiben alle nachgelagerten Maßnahmen wirkungslos. In vielen Ländern spielen Windkraftanlagen dabei eine zentrale Rolle – die immer häufiger nicht mehr auf Subventionen angewiesen sind. Der Grund: Um den Stromertrag zu steigern, wurden Windkraftanlagen in den letzten zwei Jahrzehnten immer größer. Die Giganten der neuesten Generation stehen mit ihren 107 Meter langen Rotorblättern im Meer und erreichen Leistungen von zwölf Megawatt pro Anlage.

Hochleistungskunststoffe senken Fliehkräfte

Ohne den Einsatz von Verbundwerkstoffen aus Hochleistungs-Kunststoffen wäre das nicht möglich, denn die Flügel wären sonst zu schwer und würden den gewaltigen Kräften, die auf sie einwirken, nicht standhalten: Ihre Blattspitzen erreichen bei zehn Umdrehungen pro Minute Geschwindigkeiten von rund 320 km/h. Je größer die Masse des Rotorblatts ist, desto höher sind bei gleicher Drehzahl die Fliehkräfte. An der Blattwurzel zerren Zentrifugalkräfte von näherungsweise eineinhalb Meganewton. Zum Vergleich: Ein Meganewton entspricht der Gewichtskraft von 70 gut ausgestatteten Kompaktwagen.

Federleicht

Aus einem Stück gefertigt

Auch die Herstellung läuft in außergewöhnlichen Dimensionen ab, denn das Rotorblatt entsteht in einem Stück. Dabei werden mehrere Hundert Glasfasermatten in eine Halbschale gelegt. Dann fahren Portalkräne den vorgefertigten, in einem Rohrgestell befestigten Holm heran, der in einer genau berechneten Position in der Halbschale zum Liegen kommt. Schließlich wird der Aufbau der oberen Flügelhalbschale vorbereitet. Dazu setzen die Portalkräne links und rechts des Holms einen Schaumstoffkörper ab. Er dient als Montagehilfe für eine erste Schicht aus Balsaholz, die die Hersteller dann mit weiteren Glasfasermatten überziehen. Sobald die obere Formwerkzeugschale luftdicht aufgesetzt ist, stellt die automatisch gesteuerte Anlage im Inneren zuerst ein Vakuum her und injiziert dann mehrere Tonnen Epoxidharz. Über einen längeren Zeitraum erhitzt, verbinden sich die eingebrachten Bestandteile zu einer Einheit.

Tonnenschweres Leichtgewicht

Am Ende wiegt das Rotorblatt knapp 30 Tonnen. Eine gewaltige Masse, aber wenn man bedenkt, dass es eine Fläche von 21.900 Quadratmetern überstreicht, ist es geradezu federleicht – und obendrein enorm zug- und biegefest. Genau auf diese Eigenschaften kommt es bei den Rotorblättern an. Ohne die Fortschritte in der Kunststofftechnik hätte es die Windkraft nicht zum Branchenprimus geschafft.


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