Gezeitenwechsel für Offshore-Wartungskosten
Die Kosten für routinemäßige Instandhaltung, um die Anlagen bei jedem Wetter am Laufen zu halten, summieren sich etwa auf die Hälfte der jährlichen Gesamtkosten eines Offshore-Windparks. Teuer ist auch der Import von elektrischer Energie, die gebraucht wird, um die Systeme während der Abschaltung einer Windkraftanlage in Betrieb zu halten. Die Ziele der im Rahmen des Projekts HYDROBOND (New cost/effective superhydrophobic coatings with enhanced bond strength and wear resistance for application in large wind turbine blades) durchgeführten EU-finanzierten Forschungsarbeit waren auf die Senkung von sowohl präventiven als auch routinemäßigen und außerplanmäßigen Wartungskosten ausgerichtet. Wartung ist immer teuer, und der Ausfall der Stromerzeugung während der Durchführung der Arbeiten kann negative Auswirkungen auf die Rentabilität eines Offshore-Windparks haben. Weitere Entfernungen zum Ufer, inbesondere um die höheren Windgeschwindigkeiten auszunutzen, können durchaus die Vorteile steigender Energieerträge überwiegen. Superhydrophobe Beschichtungen Im Rahmen des HYDROBOND-Konsortiums haben sich Unternehmen und Forschungseinrichtungen dem gemeinsamen Anliegen, neue superhydrophobe, auch gegen Eisbildung einzusetzende Beschichtungen zu entwickeln, sowie deren Anwendung gewidmet. Erhebliche Fortschritte bei Beschichtungen für Rotorblätter für Windkraftanlagen wurden unter Einsatz eines Kaltgasspritzprozesses erzielt. Heute übliche Beschichtungen werden auf verschiedene Industriebauteile thermo-gespritzt. Winzige ‘nanokleine’ Pulverpartikel werden halb geschmolzen und auf ein Substrat oder eine Oberfläche aufgebracht, auf der sie zur einer Beschichtung aushärten. Dann sie dem Beschichtungsprozess folgende Nacharbeiten erforderlich, um die bei der Verfestigung entstandenen inneren Zugspannungen zu minimieren. Die Projektpartner optimierten die Festkörpertechnologie und die Beschichtungen für das Kaltgasspritzen für die Windenergieindustrie und nahmen Anpassungen vor. Die Partikel werden in Richtung auf das Substrat auf Geschwindigkeiten beschleunigt, die dem Mehrfachen der Schallgeschwindigkeit entsprechen, um eine Plastizität zu erreichen, die eine Verformung ermöglicht. Ihre Geschwindigkeit ist jedoch auch nicht zu hoch, um ein Abprallen vom Substrat, anstatt sich damit zu verbinden, zu vermeiden. Das Team erzielte außerdem maßgebliche Verbesserungen in der Pulverzusammensetzung. In der Vergangenheit verwendete man für das Kaltgasspritzen nur metallische Substrate. Dank der HYDROBOND-Forschung können unter anderem mit Nano-/Mikrokeramikmaterialien verstärkte Komposite auf eine ganze Palette von Trägermaterialien, sowohl metallische als auch nichtmetallische, aufgesprüht werden. „Von Anbeginn des Projekts war die Kombination aus Hydrophobie, Vereisungsschutz und Verschleißfestigkeit eine echte Herausforderung, da es auf dem Markt kein Material gab, das die gewünschte Multifunktionalität der Rotorblattoberfläche bereitstellen konnte“, betont Professor Josep Maria Guilemany, HYDROBOND-Koordinator des Therme Spray Center an der Universität Barcelona in Spanien. Mit dem neuen Beschichtungsverfahren entfällt die Notwendigkeit teurer, aktiver Prozeduren zum Schutz vor Vereisung, bei denen das Eis durch Erwärmung von den Rotorblättern der Windkraftanlage entfernt wird. Die neuen superhydrophen Beschichtungen wirken wie passive Systeme, da sie die Bildung von Eis verhindern. Emissionen reduzieren und Kosten senken „Unseren Schätzungen zufolge kann über einen Zeitraum von vier Jahren nach Anwendung der neuen superhydrophoben Beschichtungen auf den Rotorblättern von Windkraftanlagen eine Reduzierung von mehr als 30 Millionen Tonnen Kohlendioxidemissionen (CO2) erreicht werden“, so Professor Guilemany. Er ergänzt, dass „der Verkehr zu den Offshore-Windparks sowie anschließende Beeinträchtigungen des Lebensraums Meer nachlassen werden, da weniger Wartung erforderlich sein wird. Überdies sind Offshore-Windkraftanlagen mit höherem Wirkungsgrad attraktiver als Onshore-Windparks.“ Die ersten großtechnischen Demonstrationen haben bereits begonnen. Bevor die HYDROBOND-Technologien auf den Markt gelangen, werden Patente gesichert.
Schlüsselbegriffe
Windkraftanlagen, Nanopartikel, Onshore-Windpark, Offshore-Windpark, HYDROBOND, superhydrophob
