EcoWiTu (Eco-design approach to manufacture Wind Turbines with minimal environmental impact)

Ausgangssituation: Die österreichische Bundesregierung hat sich das Ziel „100% erneuerbare Stromversorgung bis 2030“ (Dachverband Erneuerbare Energie Österreich (EEÖ) (Hrsg.): Unsere Positionen., kein Datum) gesetzt, das noch deutlich ambitionierter als die EU-weite Einigung (45% bis 2030) (Energie aus erneuerbaren Quellen: Rat nimmt neue Vorschriften an. Pressemitteilung vom 9 Oktober 2023., kein Datum) formuliert ist. Der Ausbau der Windkraft spielt dabei eine maßgebliche Rolle, zumal die Windkraft eines der größten Ausbaupotentiale im österreichischen Strombereich besitzt.

Problematik und Motivation: Rotorblattär von Windkraftanlagen (WKA bzw. KWKA im Falle kleiner WKA) werden vorwiegend aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Trotz vieler Bemühungen fehlt bis zum heutigen Tage eine ausgereifte technische Lösung für eine umweltfreundliche Entsorgung bzw. ein Recycling von GFK (allein in Deutschland werden bis 2040 zwischen 326.000 t und 430.000 t GFK-Rotorblatt-Sondermüll anfallen (Karlsruher Institut für Technologie (2022). Entwicklung von Rückbau- und Recyclingstandards für Rotorblätter. Kurztitel: Aufbereitung von Rotorblättern. Abschlussbericht August 2022. Hrsg. Umweltbundesamt Deutschland. 582 Seiten., kein Datum)). Diese Problematik hat das Konsortium dazu motiviert, in EcoWiTu ein nachhaltiges, bio-basiertes Material für reparier- und rezyklierfähige Rotorblätter ohne Entsorgungsproblematik zu entwickeln und damit zu demonstrieren, dass es klimafreundliche Alternativen gibt.

Beitrag zu Ausschreibungsschwerpunkt und -zielen:EcoWiTu adressiert den Schwerpunkt 5: Materialentwicklungen zur Nutzbarmachung regenerativer Primärenergiequellen mit dem Subthema 5.1: Verbesserte Werkstoffe… Das Projekt leistet einen werkstoffbezogenen Beitrag zur Nutzbarmachung der regenerativen Primärenergiequelle Wind und erprobt innovative Lösungsansätze für Nachhaltigkeit über den gesamten Wertschöpfungskreislauf, die mehrere Ausschreibungsthemen mit folgenden Ergebnissen berücksichtigen: rezyklierfähiges Epoxidharz (AcEP) mit hohem Bio-Carbon-Anteil ohne Einsatz schädlicher Chemie, naturfaserverstärkter Biokunststoff mit High-Performance-Eigenschaften (HP-NFK), Kreislaufgeführte Verarbeitung von AcEP-gebundenen HP-NFK zu Rotorblatten mit Reparatur- und Recycling-Eigenschaften. Nicht mehr zu reparierende Rotorblatt werden in die beiden Komponenten Faserverstärkung und Harz-Co-Vernetzer aufgetrennt, die beide für die Rotorblattherstellung wieder verwendet werden (kein Downcycling, sondern geschlossener Kreislauf) (siehe Abb. 1.1.1). Mit den messbaren Zielgrößen in Kap. 1.2 werden alle drei operativ-quantitativen Ziele (Ziel 1, Ziel 2, Ziel 3) und von den operativ-qualitativen Zielen wird das Ziel 4 (SDG 9 & 12) adressiert.

Mehrwert für beteiligte Organisationen: EcoWiTu bringt für den KWKA-Hersteller SCHACHNER den Mehrwert der Themenführerschaft im Bereich umweltfreundlicher KWKA für mindestens fünf Jahre ein. Das Projekt verhilft ALPEX zum Innovationssprung, die Werkzeugbau-Expertise für Composite zusammen mit der neuen Option HP-NFK anbieten zu können. Der KWKA-Funktionsnachweis in Lichtenegg versetzt ASTE in die Lage, in Zukunft die Zielgruppe umweltbewusster KWKA-Kundinnen/Kunden besser ansprechen zu können & neue Consultingaufträge für EcoWiTu-KWKA zu gewinnen. MESSFELD bekommt mit EcoWiTu erstmals Zugang zum Windenergiesektor, in dem der Einsatz des Condition Monitoring (CM) immer mehr an Bedeutung gewinnt. Die EcoWiTu-Ergebnisse versetzen R&D in die Lage, neue Consultingaufträge für den Einsatz des EcoWiTu-Materials in der Composite-Industrie zu gewinnen. WOOD hat den Mehrwert, eigene Bioharz- & HP-NFK-Forschungsarbeiten (TRL 2) mit Potential für die Kreislaufwirtschaft weiter zu erforschen und für den Funktionsnachweis (TRL 4-5) am Beispiel einer reparierbaren & rezyklierbaren Windflügel-Anwendung zu überprüfen. Mit der wissenschaftlichen Untersuchung der Ermüdung & Schadensanalyse von NFK leistet MUL einen wertvollen Beitrag zu einer für Strukturbauteile wichtigen Thematik, die für NFK erst wenig erforscht wurde; MUL wird die neu gewonnenen Erkenntnisse als Mehrwert nutzen. Das Thema Nachhaltigkeit & Eiserkennung in EcoWiTu stellt eine ideale Ergänzung bzw. den Mehrwert zu den am FHTW durchgeführten technologieorientierten KWKA-F&E-Projekten (Mitarbeit am IEA Wind Task 41) dar und wird für den Wissenstransfer an die Studierenden (u. a. im Masterstudiengang „Erneuerbare urbane Energiesysteme“) genutzt werden.

Forschungskategorie:  Kooperatives Projekt Industrielle Forschung mit Start-TRL=2 und End-TRL=4-5 (Funktionsnachweis).

Team und Besetzung:

Projektleitung:

Projektmitarbeiter*innen: