Materiallösungen für mehr Nachhaltigkeit von Windparks

Mit neuen Beschichtungen zum Schutz vor Korrosion und Bewuchs sowie fortschrittlichen neuen Verbundwerkstoffen kann der Betrieb von Offshore-Windparks effizienter gestaltet werden.

Energie

Der Sektor zu Offshore-Windenergie muss effizienter werden. Ein Bereich mit Verbesserungspotenzial ist Betrieb und Wartung – allein hier fallen etwa 25 % der Kosten für Offshore-Windparks an. „Die Haltbarkeit der Werkstoffe in diesen Infrastrukturen sollte idealerweise bei 25 bis 30 Jahren liegen“, sagt die Projektkoordinatorin von MAREWIND Marta Mateo García de Galdiano von Lurederra in Spanien. „Auch nachhaltige Prozesse zur Entsorgung von Turbinen nach der Nutzung sind notwendig. Das Volumen an Turbinenabfällen wird bis 2050 um schätzungsweise 800 000 Tonnen pro Jahr ansteigen.“

Beschichtungen zum Schutz vor Korrosion und Bewuchs testen

Diese Herausforderungen sollten über MAREWIND bewältigt werden, um die Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit des Sektors zu stärken. Dafür wurden spezielle funktionelle Beschichtungen sowie fortschrittliche Betonrezepturen für Offshore-Infrastrukturen und innovative Verbundwerkstoffe für Turbinen entwickelt. „Wir wollten nicht nur die Grenzen der Funktionalität verschieben, sondern auch Nachhaltigkeit in den Vordergrund stellen“, erklärt Mateo. „Wir wollten Möglichkeiten finden, die Haltbarkeit und den Korrosionsschutz metallischer Werkstoffe in Spritzwasserbereichen zu verbessern und die Haltbarkeit nichtmetallischer Werkstoffe in Strukturbauteilen zu verlängern.“ Die neuen Korrosionsschutzbeschichtungen wurden an mehreren Standorten in Europa bei realen Bedingungen getestet. Die behandelten Infrastrukturteile zeigten keine Anzeichen von Korrosion, was die Wirksamkeit der Lösung für künftige Anwendungen beweist. „Wir haben die Beschichtung zum Schutz gegen Bewuchs getestet, indem die Proben in Meerwasser getaucht wurden“, sagt Mateo. „Wir konnten nach sieben Monaten Exposition eine verbesserte Leistung im Vergleich zu kommerziellen Lösungen nachweisen.“ Dabei wurden nicht nur Sichtprüfungen durchgeführt. Der Bewuchs wurde auch anhand der Masse und Oberflächenkonzentration von Chlorophyll berechnet.

Fortschrittliche Betonrezepturen und innovative Verbundwerkstoffe

Das Team hat auch erfolgreich fortschrittliche Betonrezepturen und innovative Verbundwerkstoffe auf See getestet. „Der Beton auf Basis alkalisch aktivierter Werkstoffe erwies sich als haltbar mit ausgezeichneten Fließeigenschaften zur Formung und einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Frost-Tau-Zyklen“, berichtet Mateo. Der Ultrahochleistungsbeton schnitt auch im Vergleich zu kommerziellen Alternativen herausragend ab und stellt eine haltbare, leichte und nachhaltigere Lösung für schwimmende Strukturen dar. „Wir konnten auch zeigen, dass diese Werkstoffe viel Potenzial bezüglich Wartungs- und Reparaturanwendungen aufweisen“, ergänzt Mateo. „Die Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit verlängern die Nutzungsdauer der Strukturen in anspruchsvollen Umgebungen.“ Schließlich hat das Team ein 13-Meter-Turbinenblatt aus einem Verbundwerkstoff aus rezyklierbarem Harz hergestellt, das mechanisch getestet wurde. Wichtige Verbesserungen sind die Einbettung von faseroptischen Sensoren in den Turbinen und Betonstrukturen. Mit fortschrittlichen Drohnen wurden die Turbinenblätter extern inspiziert, um einen umfassenden Überblick über den Strukturzustand zu erhalten.

Integration in Offshore-Windkraftanlagen

Neben den Vorteilen für Offshore-Windkraftanlagen können die Technologien aus diesem Projekt auch in anderen Bereichen eingesetzt werden. Dazu gehören Onshore-Windkraftanlagen, andere Offshore-Anlagen wie Öl und Gas und im Fall der Verbundwerkstoffe und Beschichtungen sogar die Luftfahrt. Weitere Möglichkeiten wären die zivile Energieinfrastrukturen und die Automobilbranche. „Wir werden jetzt eine Geschäfts- und Handelsstrategie umsetzen, zu der konkrete Definitionen der Märkte und Standardisierung gehören“, fährt Mateo fort. „Wir sind optimistisch, dass die Projektergebnisse erfolgreich in Offshore-Windkraftanlagen integriert werden. So können die Kosten gesenkt und das Ressourcenmanagement verbessert werden. Gleichzeitig werden die weitreichenderen Ziele der Entwicklung erneuerbarer Energie vorangebracht.“