Composites sorgen für mehr Strom mit weniger Windkraftanlagen

Anbieter zum Thema

ACE Stoßdämpfer GmbH

Ruderer Klebetechnik GmbH

SMC Deutschland GmbH

Polyurethane als alternative Harzmatrix

Bei Bayer Material Science setzt man auf Polyurethane (PUR) als Werkstoff für die Rotorblätter. Damit will der Chemiekonzern aus Leverkusen einen besonderen Schwerpunkt in Sachen Windkraft setzen. Das Unternehmen gründete aus diesem Grund bereits im dänischen Otterrup ein Windkraftkompetenzzentrum. Dieses entwickelt neue Verfahren mit alternativen Möglichkeiten zu den bislang meist verwendeten Epoxidharzen und Polyesterwerkstoffen.

Hier soll auch die Verfahrenstechnik zur Produktion von Rotorblättern für die Verarbeiter entwickelt werden. Das Vakuuminfusionsverfahren dient hier auch zur Verarbeitung der alternativen PUR-Werkstoffe. Als Kernmaterial wird ebenfalls Balsaholz verwendet oder den in der Windindustrie gängigen Alternativen Kernwerkstoffen. In das Werkzeug werden die knitterfreien Endlosglasfaser-Gelege, die zuvor mit einem Trennmittel versehen wurden, abgelegt. Außerdem werden entsprechend der Größe und Geometrie des Rotorblattes Infusionskanäle im Werkzeug verteilt.

Der gesamte Aufbau wird dann mit einer Folie hermetisch abgedichtet und Vakuum angelegt, um die Luft zu entfernen. Danach erfogt der Infusionsvorgang bei dem eine Dosiermaschine das flüssige Infusionsharz-Reaktionsgemisch durch den Compositeaufbau drückt. Der Vorteil dieses Vorgehens ist, dass die verstärkenden Glasfasergelege gleichmäßig und blasenfrei durchtränkt werden. Anschließend wird das Werkzeug beheizt wodurch die chemische Reaktion des Infusionsharzes ausgelöst wird, das Harz sich verfestigt und schließlich aushärtet. Zum Schluß werden die Formhälften geöffnet und die Barrierefolie abgezogen.

Ausgehärtet in höchstens drei Stunden

Polyurethane sind für das Infusionsverfahren relativ „junge“ Werkstoffe. Gegenüber den bislang üblichen Epoxidharzsystemem besitzen sie eine höhere Fließfähigkeit, was die Infusion beziehungsweise das Durchtränken der Glasfasergelege vereinfacht und verkürzt. So sind in Abhängigkeit von der Harztemperatur sonst Füllzeiten von 3 h – oft auch weniger – realistisch. Üblicherweise dauert das sonst 16 bis 24 h.

Anders als beim Aushärtevorgang von Polyestersystemen setzt die chemische Reaktion zum Aushärten der Polyurethane kaum Wärme frei. Die Produktivität steigt dadurch deutlich, da rund ein Viertel der Gesamtkosten einer Windkraftanlage auf die Herstellung der Rotorblätter entfällt. Das neue PUR-Harz zeigt außerdem ein gutes „Klebeverhalten“ zu Glasfaseroberflächen was zu den besonders guten mechanischen und dynamischen Eigenschaften des PUR-Verbundes beiträgt.

Generell zeichnet sich das ausgehärtete PUR-Infusionsharz durch hohe Werte unter anderem bei der Zug-, Druck- und Biegefestigkeit und beim Druck- und Zug-E-Modul in Faserrichtung und quer dazu aus. Wegen der guten mechanischen Eigenschaften eignen sich die Rotorblätter nach Aussagen von Bayer Material Science eben auch zur Herstellung der benötigten, sehr langen Rotorblätter. In Zusammenarbeit mit Bayer Material Science hat die in Bocholt ansässige Hübers Verfahrenstechnik Maschinenbau GmbH eine Fertigungstechnik entwickelt und maßgeschneidert, die eine kontrollierte und somit konstante Füllung der Werkzeuge erlaubt.

Das neue PUR-Infusionsharz bewährt sich bereits in der kommerziellen Stromerzeugung. So hat die chinesische Huaye Group in Dezhou in der Provinz Shandong Aufträge über zehn ihrer 100-kW-Windkraftanlagen mit neun Meter langen Rotorblättern mit dem PUR-System.

(ID:42328009)