Epoxy-Systeme machen Rotorblätter widerstandsfähiger

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Spezialbeschichtungen minimieren Gefahr von Spannungsrissen

Neben der technischen Konstruktion der Rotorblätter spielt es eine große Rolle, wie widerstandsfähig ihre Beschichtung gegen Umwelteinflüsse ist. „Stellen Sie sich ein Auto vor, das ununterbrochen mit 200 Kilometern pro Stunde durch Regen fährt: Nach wenigen Monaten dürften Schäden auftreten. Ein Rotorblatt sollte bei noch härteren Bedingungen zwischen zehn und 20 Jahre durchhalten – ohne Schaden zu nehmen“, sagt Dr. Harald Müller, Entwicklungsleiter für Industrielacke bei Relius Coatings. Die bei dem Tochterunternehmen der BASF entwickelten Spezialbeschichtungen verhalten sich flexibel, minimieren dadurch die Gefahr von Spannungsrissen und platzen beim Biegen der Blätter nicht ab. Die Spitzen eines Rotorblattes können immerhin mehr als einen Meter hin- und herschwingen.

„Die High-Tech-Beschichtungen basieren auf dem Spezialkunststoff Polyurethan. Sie sind sehr abriebbeständig, widerstehen der UV-Strahlung und sind lösemittelfrei“, zählt Müller die Vorzüge auf. Die eingesetzten Lacke sind matt, um Reflexionen der Sonnenstrahlung auf den Rotorblättern zu verhindern, die zum Beispiel den Flugverkehr stören könnten. Die unter dem Namen Oldodur angebotenen Beschichtungssysteme bestehen aus mehreren Produkten wie Gelcoat, Spachtelmasse, Kantenschutz und Decklack. Mittlerweile drehen sich über 25.000 Blätter mit Relius-Beschichtungen im Wind und trotzen über Jahre hinweg den Kräften der Natur.

Ergänzendes zum Thema

Wie entstehen die Blätter von Windrädern?

Die Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen ist aufwendig: Die größten und modernsten Flügel bestehen aus verklebten Glas- und Kohlefasermatten, in die unter Vakuum Epoxidharz injiziert wird. Die Hightech-Bauweise sorgt für die benötigte außergewöhnliche Stabilität und Flexibilität, hält die Flügel aber gleichzeitig dünn und leicht.

Das Vakuuminfusionsverfahren in sogenannter Sandwichbauweise ist inzwischen eine verbreitete Herstellungsmethode von Rotorblättern. Das Prinzip der Blätterfertigung funktioniert so: Zunächst wird die aus zwei beheizbaren Halbschalen bestehende Werkzeugform mit Trennmittel beaufschlagt. Dann wird die Schale mit Glasfasermatten und anderem Verstärkungsmaterial ausgelegt. Anschließend werden spezielle Schläuche eingelegt, aus denen dann die Mischung aus Epoxidharz, Härtern und Additiven fließen soll. Darauf folgt eine Kunststofffolie, die das Ganze luftdicht verschließt. Im nächsten Schritt wird alle Luft zwischen Werkzeug und Folie herausgezogen. Das so entstehende Vakuum saugt die flüssige Harz- und Härtermischung durch die Schläuche ins Werkzeug und tränkt das Verstärkungsmaterial. Vorteil dieses Verfahrens ist die gleichmäßige Tränkung der Fasern und somit die hohe Qualität der produzierten Bauteile sowie deren Reproduzierbarkeit. Anschließend werden die Rotorblatthälften bei etwa 70 Grad Celsius gehärtet. Danach folgt die sogenannte Hochzeit der beiden Bauteile: das Verkleben beider Blatthälften. Vor der mehrstufigen Lackierung, der Beschichtung, wird die Blattoberfläche zum Entfernen der Trennmittel geschliffen.

Ein Gelcoat, der im ersten Schritt auf das Rotorblatt aufgetragen wird, schützt es vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Licht. Kleine Unebenheiten auf der Oberfläche gleicht die Spachtelmasse aus. Vor Verschleiß schützender Kantenschutz sowie Decklack kommen bei der Lackierung der Flügel zuletzt zum Einsatz.

Rotorblätter werden immer größer - erste Konzepte für 70-Meter-Blätter

Derzeit beherrschen zwei Trends die Entwicklung der Windenergie: Einerseits werden die Anlagen immer größer, um höhere Leistungen zu erzielen und andererseits zieht die Windkraft auf das Meer. Erste Anlagen mit einer Nennleistung von fünf bis sechs Megawatt (MW) Strom pro Stunde sind bereits auf dem Markt. Die Dimensionen sind dabei gigantisch: Rotordurchmesser von rund 127 Metern und Blattlängen von über 60 Metern. Ein Ende ist noch nicht abzusehen: Es gibt Konzepte für 70-Meter-Blätter und Prüfstände für Blätter bis 90 Meter. Die Rotorblätter werden immer größer, weil ein doppelt so langes Blatt eine viermal so große Fläche überstreicht und der Windströmung viermal so viel Energie entnehmen kann. Als Ziel für das Jahr 2020 gelten Anlagen mit einer Nennleistung von 20 MW. Genau diese Vision verfolgt auch das europäische Projekt „UpWind“, das im Jahr 2006 gestartet wurde und noch bis zum Jahr 2011 läuft. „UpWind“ ist das wichtigste Projekt der europäischen Forschungszusammenarbeit auf dem Gebiet der Windturbinenentwicklung. Ziel ist es, die Konkurrenzfähigkeit der Windkraft gegenüber anderen Energieträgern weiter zu erhöhen. Hierzu sollen bestehende Technologien weiterentwickelt sowie innovative technische Möglichkeiten und Entwurfsmethoden untersucht werden. Die neuen Riesen sind insbesondere für die Aufstellung in Windparks auf See gedacht, weil hier der Wind stärker und gleichmäßiger weht. (jus)

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