Recycling von Windturbinen – könnten Altprojekte der Bootsindustrie Hoffnung geben?

Windenergie ist wie jede andere erneuerbare Energie sauber, zunehmend billiger und emissionsfrei, aber um als wirklich umweltfreundlich zu gelten, ist es wichtig, ihre Umweltauswirkungen am Ende ihrer Lebensdauer zu bewerten, sagt der Energieexperte und Bordwissenschaftler von Energiebeobachter, Beatrice Cordiano.

Derzeit ist das Unternehmen auf seiner siebenjährigen Welttournee, um neue nachhaltige Energie- und Antriebslösungen zu fördern und zu testen. Energiebeobachter ist ein Labor für den ökologischen Wandel, das die Grenzen emissionsfreier Technologien erweitern soll. Wasserstoff, Solar-, Wind- und Wasserkraft: Alle Lösungen wurden an Bord erprobt, getestet und optimiert, um saubere Energien zu einer praktischen Realität zu machen, die für alle zugänglich ist.

Hier geht Cordiano auf das dringende Problem der Windkraftanlagen ein, die das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen.

Lebenszyklus einer Windkraftanlage

Die ersten kommerziellen Windturbinen gingen Mitte bis Ende der 90er Jahre ans Netz, doch mittlerweile erreichen sie das Ende ihrer Betriebsdauer und müssen stillgelegt werden. Damit stellt sich die Frage, was mit ihrem Abfall geschehen soll.

Im Jahr 2022 hat die Gesamtkapazität aller Windkraftanlagen weltweit 906 GW überschritten, was ausreicht, um mehr als sieben Prozent der weltweiten Stromerzeugung zu decken. Windkraftanlagen werden höher, größer und leistungsstärker und bieten die Möglichkeit einer zuverlässigen und reichlichen Energieversorgung.

Windturbinen drehen sich nicht ewig, sie sind für eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren ausgelegt und ihre Lebensdauer kann durch ordnungsgemäße Wartung verlängert werden. Sie laufen etwa 7,500 Stunden pro Jahr, also rund 150,000 Stunden oder mehr während ihrer Lebensdauer. Und früher oder später wird die ständige Einwirkung von Wind und Wetter sichtbare Auswirkungen haben, was bedeutet, dass sie außer Betrieb genommen werden müssen. Dies ist der Fall bei der ersten Welle von Windturbinen, die in Europa bis in die 1990er Jahre zurückreichen, hauptsächlich in Deutschland, Dänemark und Spanien, und die heute das Rentenalter erreichen.

Am Ende ihrer Lebensdauer gibt es für Windkraftanlagen drei Handlungsmöglichkeiten: eine Verlängerung ihrer Betriebszeit um drei bis fünf Jahre, ein Repowering – also den Ersatz alter Turbinen durch effizientere Modelle, wodurch die Leistung des Windparks gesteigert werden kann, ohne dass zusätzliche Fläche benötigt wird – oder, wenn sich keine dieser Alternativen als umsetzbar erweist, die Schließung des Parks.

Bis 2030 werden in Europa voraussichtlich etwa 50,000 Windkraftanlagen eine Lebensdauer von 20 Jahren erreichen oder überschreiten, und ab 2030 werden durch Repowering jährlich weitere 5,700 Windkraftanlagen in den Abbruch gehen. Es stellt sich die Frage: Was passiert mit diesem alternden und obsoleten Bestand?

Können Windkraftanlagen recycelt werden?

Es besteht die falsche Vorstellung, dass Windkraftanlagen aufgrund ihrer Komponenten umweltschädlich sind und deshalb nicht recycelt werden können. Das ist falsch: Etwa 96 Prozent einer Windkraftanlage sind recycelbar. Um dies zu verstehen, kann man sich die Zusammensetzung einer solchen Technologie ansehen.

Gehäuse, Wellen, Getriebe und elektrische Komponenten – eine Windturbine besteht aus mehr als 8,000 Teilen. Der Einfachheit halber können wir sie in vier Teile unterteilen, von denen jeder eine bestimmte Funktion und damit bestimmte Materialien hat:

• Die im Boden vergrabenen Fundamente bestehen aus Beton und Schrott.
• Der Turm, der die Gondel tragen und den Zugang zu ihr ermöglichen muss, besteht im Wesentlichen aus Stahl.
• Weiter oben befindet sich die Gondel, in der sich das System zur Umwandlung der mechanischen Energie des Windes in Elektrizität befindet und die daher hauptsächlich aus elektrischen Komponenten besteht.
• Und schließlich der Rotor – Nabe und Blätter – aus einem mit Glasfaser und gelegentlich Kohlefaser verstärkten Polymerharz.

Wenn wir diese Materialien auf die Tonnage der Windturbine beziehen, stellen wir fest, dass fast 90 Prozent davon Stahl und Zement sind, sechs Prozent Glasfaser, nur drei Prozent Polymere und der Rest Metalle und elektronische Materialien. Das meiste davon ist also vollständig recycelbar. Im Jahr 2021 lag die Recyclingquote von Windturbinen in Frankreich, ohne die Rotorblätter, bei fast 98 Prozent (mit den Rotorblättern bei 96 Prozent).

Rotorblätter: die Achillesferse der Windenergie

Während Beton zerkleinert, sortiert und als Zuschlagstoff für andere Betonarten, insbesondere für andere Windturbinen, oder als Füllmaterial recycelt werden kann und Stahl ohne Verlust von Eigenschaften immer wieder recycelt werden kann, ist dies bei Rotorblättern nicht der Fall. Rotorblätter sind derzeit die harte Nuss beim Recycling von Windturbinen. Das Problem bei Rotorblättern ist ihre Bauweise. Fiberglas besteht aus feinen Kunststoff- und Glasfasern, was ihr Recycling schwierig und kostspielig macht.

Schätzungen zufolge werden in Frankreich bis 1 jährlich 2025 GW abgebaut, das sind 3,000 bis 15,000 Tonnen Verbundwerkstoffe pro Jahr. Das Recycling von Verbundwerkstoffen ist kein Problem der Windkraftbranche, da die gleichen Materialien auch in der Automobil-, Schifffahrts- und Freizeitindustrie für Flugzeugteile, Bootsrümpfe und sogar Skier verwendet werden. Dennoch wird es häufig genutzt, um die Nachhaltigkeit dieser erneuerbaren Energie in Misskredit zu bringen. Obwohl Rotorblätter inert sind und keine giftigen Emissionen erzeugen – und daher ziemlich sicher für Mülldeponien sind – bleibt ihre unkontrollierte Entsorgung eine enorme Ressourcenverschwendung, die sich von den Kriterien der Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft entfernt. Es lässt sich nicht leugnen, dass viele Rotorblätter der ersten Generation auf Mülldeponien landen – allerdings nicht in Europa, wo das Vergraben von Windturbinenblättern streng verboten ist. Dies ist jedoch nicht bei allen der Fall.

Hersteller und Betreiber konzentrieren sich auf neue Ansätze und versuchen, Wege zu finden, die Polymermatrix von den Verstärkungsfasern zu trennen, um die Materialien zurückzugewinnen und wiederzuverwenden oder neue Rotorblätter aus recycelbaren Materialien zu bauen. Rotorblätter können so vollständig als Strukturelemente wie Spielplätze, Fahrradschuppen, Lärmschutzwände oder Teile von Tiefbauprojekten wiederverwendet werden. Sie können mechanisch recycelt, geschreddert und oft als Füllmaterial in Gebäuden wiederverwendet werden: ein Prozess, den das französische Ressourcenmanagementunternehmen Veolia beherrscht, indem es zerkleinertes Rotorblattmaterial als Zutat für die Zementherstellung verwendet. Sie können thermisch behandelt, verbrannt und als Brennstoff zur Energieerzeugung wiederverwertet werden. In einigen Fällen können sie auch einem chemischen Prozess unterzogen werden, bei dem die Fasern mittels Lösungsmitteln und thermischen Prozessen von den Harzen getrennt werden.

Das ist, was VestasDer dänische Windturbinenhersteller arbeitet an einer Spitzentechnologie und testet diese. Dabei kommen preisgünstige, ungiftige und leicht erhältliche Chemikalien zum Einsatz, mit denen die Rotorblätter in einer Flüssigkeit zerlegt werden. Auf diese Weise können qualitativ hochwertige Materialien mit geringem Energieaufwand hergestellt werden.

Andere Initiativen befassen sich mit der Modifizierung der Materialien, aus denen Turbinen hergestellt werden. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Generation von Rotorblättern aus thermoplastischen Kunststoffen, die entweder biologisch abbaubar sind oder am Ende ihrer Nutzungsdauer wiederverwertet werden können. Dadurch wird die Herstellung der Rotorblätter nachhaltiger und das Recycling wird einfacher. Dies ist der Fall bei den ersten vollständig recycelbaren Rotorblättern, an denen das Konsortium ZEBRA (Zero wastE Blade ReseArch) gearbeitet hat. Es produzierte sie im Werk von LM Wind Power im spanischen Ponferrada, bevor es sie in Dänemark testete und vermarktete.

Es gibt immer Raum für Verbesserungen, insbesondere durch die kontinuierliche Arbeit am Ökodesign der Komponenten. Dieses zu 100 Prozent recycelbare Rotorblatt ist ein wichtiger Schritt und ein vielversprechender Durchbruch, der zu mehr Nachhaltigkeit im Windenergiesektor beitragen kann, während wir noch auf die Schaffung einer hocheffizienten Lieferkette warten, die in der Lage ist, alle Komponenten zu recyceln und aufzurüsten.

Es versteht sich von selbst, dass, auch wenn die aktuelle Form der Windkraftanlagen heute möglicherweise nicht perfekt ist, ihre positiven Auswirkungen auf die Umwelt im gesamten Lebenszyklus die negativen bei weitem überwiegen.

Dieser Artikel wurde veröffentlicht von Energiebeobachterteam.