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Verbundlösungen für die Windenergiebranche

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Beim Drängen auf längere Flügel wird Kohlefaser als ihr geringeres Gewicht im Vergleich zu Glasfaser verwendet, so dass längere Flügel mehr Windenergie nutzen können.

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Während die Welt versucht, die Nutzung fossiler Energieträger zu begrenzen, steigt die Nachfrage nach erneuerbaren Energien, wobei der Wind zu einer stark ressourcenabhängigen Größe wird. Im Jahr 2018 machten die europäischen Windenergieanlagen 63 Prozent der erneuerbaren Energien aus, verglichen mit nur 52 Prozent im Jahr 2017. Um der wachsenden Nachfrage nach Windenergie gerecht zu werden, erhöhen die Hersteller die Anlagenleistung und passen ihre Schaufelkonstruktionen an.

Dag Kirschke, Segmentinhaber Windenergie beim Verbundwerkstoffhersteller Exel Composites, erklärt hier die Nachfrage nach Windenergie und warum Verbundwerkstoffe die Antwort auf die Herstellung leistungsstarker und effizienter Turbinen sind.

Wind in der Nachfrage

Die Nachfrage nach Windenergie steigt. Es ist sauber, kostengünstig und nachhaltig. Da Umwelt- und Klimabedenken einen größeren Bedarf an erneuerbaren und nachhaltigen Energien beeinflussen, sind Windkraftanlagen ein wesentlicher Bestandteil der Lösung - weltweit werden bereits über 340.000 Windkraftanlagen zur Energieerzeugung genutzt. So ist China beispielsweise für mehr als ein Drittel der weltweiten Windenergiekapazität verantwortlich und hat 2015 mehr Windturbinen installiert als die EU, während Schottland 2018 genug Strom aus Wind erzeugte, um um umgerechnet fünf Millionen Haushalte zu versorgen. Branchenexperten gehen davon aus, dass bei anhaltender Nachfrage nach Windenergie bis 2050 ein Drittel des weltweiten Strombedarfs durch Windenergie gedeckt sein wird.

Heute stehen die Hersteller unter anhaltendem Druck, höhere Renditen für Turbinen zu erzielen, mit verbesserter Kosteneffizienz und erhöhter Leistungsabgabe, die mehr Energie erzeugen kann. Um dies zu erreichen, bauen die Hersteller Turbinen mit längeren Blättern, die mehr Wind einfangen und damit mehr Energie erzeugen. Eine längere Klinge bedeutet jedoch ein höheres Gewicht, was einer effizienten Stromerzeugung entgegenwirkt. Um eine leistungsstarke und effiziente Turbine mit längeren Schaufeln zu erhalten, benötigen die Hersteller Materialien, die leicht und stabiler sind als herkömmlich verwendete Materialien.

Eine Verbundlösung

Ein großer Teil der Festigkeit einer Turbinenschaufel kommt von einem Stützbalken oder einer Holmkappe, die über die Länge der Schaufel verläuft. Traditionell werden Holmkappen aus Glasfaser hergestellt, die die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit bei geringerem Gewicht als andere Materialien wie Metalle bietet. Doch mit dem Drang nach längeren Blättern wird Kohlefaser als ihr geringeres Gewicht im Vergleich zu Glasfaser verwendet, so dass längere Blätter mehr Windenergie nutzen können. Typischerweise bestimmt jeder Klingenhersteller in seinem Design den Punkt, an dem Kohlenstoff zur optimalen Lösung wird, und die Holmkappe wird entsprechend ausgelegt.

Exel Composites arbeitet eng mit Turbinen- und Schaufelherstellern zusammen, um Verbundlösungen für Schaufeln zu entwickeln, herzustellen und zu liefern, einschließlich Glasfaser- und Kohlefaserkappen sowie viele andere Verbundlösungen, die in Windkraftanlagen verwendet werden. Wir nutzen unsere Erfahrung im Design, kombiniert mit Fertigungstechnologien, die es uns ermöglichen, Turbinenhersteller bei der Herstellung effizienterer Turbinen zu unterstützen, indem wir Designspezifikationen überprüfen und eine geeignete Lösung vorschlagen.

Um mit der wachsenden Nachfrage nach Windenergie Schritt zu halten, müssen die Hersteller in langlebige, leistungsstarke Verbundwerkstoffe investieren, die zu Effizienzsteigerungen beitragen, um sicherzustellen, dass die maximale Energiemenge produziert wird. Die Verwendung eines Verbundwerkstoffherstellers wie Exel bedeutet, dass die Konstruktionsspezifikationen gründlich überprüft und erfüllt werden, um eine leistungsstarke und effiziente Turbine zu erreichen.