Jedes Jahr erreichen Tausende von Windkraftanlagen das Ende ihrer Lebensdauer. Zu alt, zu groß, unmöglich zu entsorgen. Das verwendete Fiberglas löst sich nicht auf, lässt sich nicht trennen und ist schwer zu recyceln. Es landet auf Mülldeponien oder wird zu Betonzuschlagstoffen verarbeitet. Deutschland versucht eine ambitionierte Alternative: natürliche Windkraftanlagen. Was bedeutet das?
Die Idee ist, Kunststoffe und Harze durch Flachs, Balsaholz und Paulownie zu ersetzen. Natürliche Werkstoffe, die ihre Wirksamkeit bereits in der Schifffahrt und der leichten Luftfahrt unter Beweis gestellt haben. Die Universität Kiel und eine deutsche Werft entwickeln gemeinsam einen Prototyp für Kleinwindkraftanlagen. Die ersten Tests sind für 2027 geplant. Ziel ist es, zu beweisen, dass natürliche Windkraftanlagenflügel aus Pflanzenfasern die gleichen Belastungen wie Glasfaser aushalten und dabei kostengünstiger sind. Den Rest erledigt die Natur: Am Ende ihres Lebenszyklus sind sie biologisch abbaubar.
Das Problem, das niemand sehen will
Windkraftanlagen produzieren saubere Energie, hinterlassen aber Berge von Abfall. Laut einer in veröffentlichten Studie Waste Managementwerden sich bis 2050 ansammeln 43 Millionen Tonnen Weltweit fallen immer mehr stillgelegte Windkraftanlagen an. Allein in den Vereinigten Staaten werden es 2,2 Millionen Tonnen sein. Dies ist kein zukünftiges Problem, sondern bereits Realität. Die ersten, in den 2000er-Jahren installierten Anlagen erreichen nun das Ende ihrer 20- bis 25-jährigen Lebensdauer.
Die Ursache des Problems liegt in der Zusammensetzung der Klingen. Glas- oder Kohlenstofffasern, die mit duroplastischen Epoxidharzen verbunden sindEine Mischung, die extreme Beständigkeit garantiert, Recycling aber praktisch unmöglich macht. Die während der Produktion entstehenden chemischen Bindungen sind zu stark, um mit einfachen und kostengünstigen Verfahren gelöst zu werden. Die Klingen werden demontiert, mit industriellen Diamantsägen in kleinere Stücke zerteilt und anschließend auf Mülldeponien gelagert, wo sie jahrhundertelang Platz beanspruchen.
Einige Versuche des kreativen Recyclings Sie lieferten kuriose Ergebnisse. In Spanien hat Acciona alte Paddel in Surfbretter verwandelt.In Schweden experimentiert Vattenfall mit dem Umbau von Gondeln zu Mini-Häusern. In China… Ausrangierte Windkraftanlagen werden als Schutzbarrieren gegen die Wüstenbildung wiederverwendet.Dabei handelt es sich jedoch um Nischenlösungen, die derzeit nicht in großem Umfang skaliert werden können.
Flachs, Balsaholz, Paulownie: Das deutsche Rezept für Naturholzklingen
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Kiel (HAW Kiel) und die Werft Nuebold Yachtbau GmbH Sie erhielten 175 € von der Energie- und Klimaschutzagentur Schleswig-Holstein für die Entwicklung vollständig natürlicher Rotorblätter. Das Projekt konzentriert sich auf Kleinturbinen mit Rotorflächen von weniger als 200 Quadratmetern, die sich für den Einsatz in Wohngebieten oder der Landwirtschaft eignen.
Die Materialwahl ist kein Zufall. Leinen Es bietet eine hohe spezifische Festigkeit und wird bereits in Strukturverbundwerkstoffen für die Schifffahrts- und Automobilindustrie eingesetzt. Balsaholz Es ist extrem leicht und steif, ideal zur Reduzierung des Gesamtgewichts der Klinge. PaulowniaEin in Asien beheimateter, sehr schnell wachsender Baum vereint Leichtigkeit und Formstabilität. Alle Materialien werden nach bewährten Verfahren angebaut und verarbeitet und schließlich ohne komplexe chemische Prozesse kompostiert oder recycelt.
Labortests und Simulationen
Das Projekt wird einer strengen Methodik folgen. Erste Phase: Laboruntersuchungen zur Belastbarkeit von Naturfasern. Die Forscher messen Zug-, Biege- und Dauerfestigkeit, um zu überprüfen, ob die Materialien den mechanischen Belastungen einer in Betrieb befindlichen Turbine standhalten können. Zweite Phase: Computersimulationen zur Entwicklung der optimalen Schaufelform und zur Sicherstellung der strukturellen Integrität. Dritte Phase: Konstruktion von maßstabsgetreuen Modellen, die im Windkanal der Universität Kiel getestet werden sollen.
Sollten die Ergebnisse positiv ausfallen, werden wir mit der Produktion von Prototypen in Originalgröße beginnen, die dann gemäß den branchenüblichen Zertifizierungsstandards Belastungstests unterzogen werden.
„Wir wollen beweisen, dass nachhaltige Klingen aus Flachsfasern und anderen nachwachsenden Rohstoffen alle technischen Anforderungen erfüllen können“, sagte Professor Sten Böhme, Projektmanager. Jaron NüboldDer Geschäftsführer der Werft fügte hinzu:
„Bisher wurde die Verbundkomponente durch Flachsfasern ersetzt, ohne die spezifischen dynamischen Eigenschaften des Naturmaterials zu berücksichtigen. Wir sind überzeugt, dass das Verständnis dieser Eigenschaften eine großflächige Anwendung ermöglichen könnte.“
Naturklingen: Was wissenschaftliche Studien sagen
Die Forschung an Naturfasern für strukturelle Anwendungen ist nicht neu. Eine Studie veröffentlicht in Nachhaltigkeit in 2024 bewertete die Machbarkeit von Flachs, Hanf und Basalt in Offshore-Turbinenschaufeln und zeigte, dass kann die CO2-Bilanz im Vergleich zu herkömmlichen Materialien um 6-8% reduzieren. Ein weiteres Werk erschien am Verbundwerkstoffe Teil A Im Jahr 2024 testete das Unternehmen mit Nanodiamanten behandelte Flachsfaserverbundwerkstoffe und erzielte dabei in Schlag- und Erosionsbeständigkeitstests eine überlegene Leistung gegenüber Glasfasern.
Der Sektor steht nicht still. Das deutsche Start-up-Unternehmen Voodin Blade Technology hat bereits Rotorblätter aus Schichtholz installiert. an einer Turbine in Breuna, Deutschland. Laut Herstellerangaben weisen diese Rotorblätter eine um 78 % geringere CO₂-Bilanz als herkömmliche Rotorblätter auf und sind vollständig biologisch abbaubar.
Es bleibt abzuwarten, ob Naturfaserschaufeln im Wettbewerb mit Glasfaserschaufeln bei Großturbinen wirtschaftlich und effektiv bestehen können. Synthetische Materialien profitieren von jahrzehntelanger Optimierung, gefestigten Lieferketten und kontrollierten Kosten. Naturfasern bieten zwar klare ökologische Vorteile, müssen aber ihre industrielle Wettbewerbsfähigkeit noch unter Beweis stellen.
Der Prototyp von 2027 wird der erste echte Testträger sein.
