Forschung: Reparaturfähige Rotorblätter made in Europe
Ausgediente Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff sind schwer zu recyclen. Thermische Verwertung oder Schreddern sind keine nachhaltigen Optionen. Das Fraunhofer IWU erkundet neue Wege bei Materialauswahl, Fügeverfahren und Design.
05.05.2026 – Nach spätestens 30 Jahren steht für Windturbinen und Rotorblätter ein Austausch an. Schon bald erreichen in Europa jährliche mehrere zehntausend Tonnen Verbundmaterialien ihr Lebensende. Die ausgedienten Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff stellen die Kreislaufwirtschaft vor erhebliche Herausforderungen: Thermische Verwertung oder Schreddern zur Beimischung kleinster Faserreste in Zement sind keine nachhaltigen Optionen; eine Deponierung ist in der Europäischen Union aus guten Gründen untersagt.
Für künftige Windkraftanlagen zeigt das Fraunhofer IWU gemeinsam mit Partnern im EU-Projekt RECREATE neue Wege bei Materialauswahl, Fügeverfahren und Design auf. Verschleißende Komponenten werden austauschbar und aus recyclingfähigen Materialien gefertigt.
Bauweise heute zweischalig
Heutige Rotorblätter von Windkraftanlagen werden nahezu ausschließlich in einer zweischaligen Bauweise gefertigt. Dabei entstehen zunächst zwei separate Halbschalen, die später zur geschlossenen Blattstruktur miteinander verklebt werden. Diese Konstruktionsweise ermöglicht sehr große Blattlängen von weit über 80 Metern und lässt sich gut mit Faserverbundwerkstoffen umsetzen.
Die Fertigung beginnt in sehr großen, beheizten Negativformen, die jeweils eine Halbschale abbilden. In diese Formen werden Glasfaser- und teilweise Carbonfasergelege in mehreren Lagen eingelegt, meist vollständig von Hand. Auch das Kernmaterial der Sandwichstruktur wird manuell positioniert, bevor weitere Faserlagen folgen. Anschließend wird der trockene Faseraufbau unter Vakuum mit Epoxid- oder Polyesterharz infiltriert, gehärtet und aus der Form entnommen
Nach umfangreicher Nacharbeit werden in einer der Schalen Stege beziehungsweise Holme eingesetzt, die beiden Halbschalen exakt ausgerichtet und großflächig verklebt. Dieser Prozess ist sehr arbeitsintensiv, insbesondere bei der Faserablage, der Kernplatzierung und dem abschließenden Finish, da die extreme Bauteilgröße und die komplexe Geometrie eine vollständige Automatisierung bislang nur begrenzt zulassen. Entsprechend findet die Produktion überwiegend in Ländern mit niedrigen Lohnkosten statt.
Lösbare Klebeverbindungen erlauben Austausch von verschlissenen Teilen
Ein wichtiger Faktor für die Lebensdauer eines Rotorblatts ist die Vorderkante. Sie ist Wind, Staub und Regen ausgesetzt und verschleißt je nach Standortbedingungen als erstes. Kann die Vorderkante nicht als Modul getauscht werden, ist das gesamte Rotorblatt nicht mehr verwendbar. An dieser Stelle setzten Justus von Freeden vom Fraunhofer IWU Wolfsburg und seine Partner an: Der Aufbau des Forschungsrotorblatts ist modular; um einen durchgehenden, tragenden Holm sind am Demonstrator alle weiteren Komponenten angeklebt, die Vorderkante aus Thermoplast und Naturfasern ist dank einer lösbaren Klebeverbindung austauschbar.
Aufbau des Forschungsrotorblatts: Pultrudierter Holm (Spar); die Rippen (Rips) bestehen aus Material, das die Forschenden aus einem ausgedienten Rotorblatt herausgeschnitten haben, als Beispiel für die zumindest teilweise Weiterverwendbarkeit von End-of-Life-Material. (Grafik: RES-T)
Vorderkante tauschen und Wirkungsgrad erhalten
Mit steigendem Verschleiß der Vorderkante verschlechtert sich das Strömungsverhalten und der Wirkungsgrad sinkt. Bei einem rechtzeitigen Tausch kann also auch der Wirkungsgrad und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage über einen langen Betriebszeitraum gesichert werden.
Weiteres Ziel: Automatisierte Fertigung in Europa
Doch das Design des Demonstrators vom Fraunhofer IWU verfolgt ein weiteres, ehrgeiziges Ziel. Rotorblätter und damit Kernbestandteile von Windkraftanlagen sollen künftig dank eines hohen Automatisierungsanteils auch wieder in Europa wirtschaftlich hergestellt werden können.
Einen wichtigen Beitrag dazu leistet ein Verfahren, das seit vielen Jahren bekannt ist: die Pultrusion. Dabei werden Endlosfasern durch ein Harzbad gezogen, in einer beheizten Düse gehärtet und zu Profilen geformt. Beispielsweise könnte der Holm als Endlosprofil gezogen und in der benötigten Länge abgeschnitten werden.
Naturfaserverstärkte Thermoplaste (NRFTP) wie beim Forschungsrotorblatt auf der IFAT 2026 in München eingesetzt sind für R‑Strategien (Reuse, Repair, Refurbish, Remanufacture, Recycle) besser geeignet als glasfaserverstärkte Thermoplaste, weil sie sich über mehrere Nutzungs‑, Reparatur‑ und Recyclingstufen robuster verhalten und weniger kritische Schadensmechanismen aufweisen. Naturfaser‑Thermoplaste ermöglichen somit eine wesentlich bessere Integration in praxisnahe Kreislaufstrategien. Das gilt ganz besonders für mechanisches Recycling, da sie die unvermeidliche Faserverkürzung besser tolerieren. pf
Kommentare
Gernot Kloss vor 2 Wochen
Rotorblätter sind die teuersten Teile von HAWT-Windkraft-Anlagen. Hier muss sich einiges ändern. Und das kurzfristig. Insbesondere ihr zweischaliger Flügel-Aufbau ist übergebührlich kostentreibend. Zudem ist die Effizienz dieser Flügelform nicht optimal, zumindest im Schaftbereich muss diese nachhaltig verbessert werden.