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Ressourcen aus alten Windenergieanlagen sinnvoll verwerten
Ausgediente Rotorblätter: Recyceln statt verbrennen
Die Menge ausgedienter Rotorblätter wird in den kommenden Jahren deutlich steigen. Bis 2050 fallen voraussichtlich jedes Jahr rund 30.000 Tonnen Rotorblattabfälle in Deutschland an. Wie die verbauten Verbundwerkstoffe wiedergewonnen und sinnvoll genutzt werden können, untersuchen Forschende in verschiedenen Projektansätzen.
2025 wurden rund 6.400 Tonnen Rotorblattmenge aus 554 Anlagen rückgebaut. Hauptbestandteil der Blätter sind hochfeste Faserverbundstoffe wie GFK oder CFK aus mit Harz verklebten Glasfasern bzw. Kohlenstofffasern. Aktuell ist es üblich, alte Blätter zu zersägen, dann zu schreddern und anschließend in die Müllverbrennungsanlage zu geben.
Ein weiterer Abnehmer ist die Zementindustrie. Sie verbrennt das Harz. Die verbleibenden Glasfasern werden anschließend als Zuschlagstoff in der Zement-Produktion beigemischt. Eine zukunftsträchtige Lösung ist das allerdings nicht: Das Verbrennen bzw. Verwerten im Zementsektor ist wenig effizient. Zudem verstopfen Glasfasern die Filter der Müllverbrennungsanlagen. Weitere Bestandteile, wie PVC bei älteren Anlagen oder Kohlenstofffasern bei modernen Anlagen, dürfen erst gar nicht verbrannt werden. Stattdessen werden sie bereits heute in speziellen Pyrolyseanlagen behandelt, um wertvolle Fasern für die weitere Nutzung zurückzugewinnen.
Die Projekte verfolgen daher verschiedene Lösungsansätze für ein hochwertiges Recycling. Das Ziel ist dasselbe: eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft für die wertvollen Verbundwerkstoffe aufzubauen.
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In ReusaBlade legen die Projektpartner den Fokus auf Rotorblätter mit lösbaren Harzen. Siemens hat erste Rotorblätter mit dem sogenannten „Recyclamine“ bereits gebaut, sie sind als Offshore-Blätter in Betrieb. „Auch wenn diese Blätter erst in 25 Jahren recycelt werden müssen, erforschen wir am Fraunhofer IWES bereits, wie das praxisgerecht zu gestalten ist“, ordnet Niels Ludwig, stellvertretender Leiter Systeme und Komponenten am Fraunhofer IWES, die Arbeiten ein. Das gewählte Verfahren, mit denen die Blattkomponenten behandelt werden, ist die Solvolyse. Dabei wird das Harz chemisch zersetzt.
Rotorblätter der Zukunft sind im Säurebad lösbar
Um zu untersuchen, wie sich das Recyclamine während der Solvolyse verhält, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IWES zunächst entsprechende Rotorblattkomponenten im BladeMakerCenter gefertigt – um sie dann im Säurebad aufzulösen. Das Ergebnis: „Die Fasern und das Sandwichmaterial kommen 1:1 aus dem Verfahren heraus und sind somit mit vergleichbaren Eigenschaften wiederverwertbar“, berichtet Niels Ludwig. Das Harz der Firma CTP GmbH hat sich bei 80 Grad in 50-prozentiger Essigsäure vollständig aufgelöst und nach der Neutralisation am Boden abgesetzt. Unangenehm war nur die starke Geruchsentwicklung der Essigsäure, während der mehrere Tage andauernden Auflösungsversuche. Die Forschenden wechselten daher auf ein Gemisch aus Phosphorsäure und Zitronensäure. Während die bisherigen Tests an schlanken Bauteilen von rund einem Meter Länge und bis zu 0,5 Meter Breite stattgefunden haben, stehen demnächst Versuche mit größeren Bauteilen an.
Kohlenstofffasern als wertvolles Rezyklat moderner Anlagen
Das Projekt RE_SORT konzentriert sich auf das Verwerten von Rotorblättern, die die bisher üblichen, chemisch nicht lösbaren Harze enthalten. Dabei gehen die Forschenden auch auf den steigenden Anteil an Kohlenstofffasern in den Verbundwerkstoffen ein. Diese haben deutlich höhere Festigkeiten und sind leichter als Glasfasern. Weil für die Herstellung der Kohlenstofffasern viel Energie benötigt wird und der Preis daher sehr hoch ist, sind sie für das Recycling von besonderem Interesse.
Das Arbeitspaket des Fraunhofer IFAM widmet sich der Mikrowellenpyrolyse. Die Forschenden gehen von einer hohen Wertschöpfung aus: Es müsse zwar elektrische Energie aufgebracht werden, dafür spare man sich die sehr energieintensive Herstellung neuer Kohlenstofffasern, so Dr. Ralph Wilken vom Fraunhofer IFAM, Leiter des Bereichs Oberflächentechnik und Koordinator von RE_SORT. Perspektivisch soll die Technologie in eine Durchlaufanlage münden, durch die die Kohlenstofffasergurte der Rotorblätter geschoben werden.
Bei Versuchen an einer großen Mikrowelle können die Forschenden die Bauteile verfahren, um so einen Durchlaufprozess zu simulieren – wodurch Bauteile mit einer Länge von bis zu 60 Zentimetern behandelt werden können. „Das ist zwar noch eine experimentelle Anlage, aber schon 60 Zentimeter lange Kohlenstofffasern sind für ein Recycling bereits interessant“, urteilt Dr. Jörg Ihde, Leiter der Abteilung für Plasmatechnik und Oberflächen am Fraunhofer IFAM. „Unser Ziel ist, dass die freigelegten Fasern in der ursprünglichen Ausrichtung und Ordnung verbleiben, sodass wir sie direkt wieder mit einem Harz reinfiltrieren und daraus ein neues Bauteil mit guten mechanischen Eigenschaften herstellen können.“ Erste Proben werden aktuell beim Projektpartner Fraunhofer IWES untersucht. Festigkeitsanalysen der wiedergewonnenen Kohlefasern bescheinigen nahezu gleiche Festigkeitswerte im Vergleich zu Fasern eines Ausgangsmaterials.
Mikrowellenpyrolyseanlage mit Generator rechts und Kühlung links
CFK-Platte / Probe vor der Behandlung in der Mikrowelle-Pyrolyseanlage
„Wenn wir es schaffen, die Kohlefasern in der Pyrolyse langsam aus der Verbundmatrix zu lösen und dann mit einer Technologie so aufzuwickeln, dass wir sie wieder verarbeiten können, dann ist ein Reuse wirklich direkt möglich.“Dr. Jörg Ihde, Fraunhofer IFAM
Batch-Pyrolyse ist Verfahren der Wahl für zeitnahen Recyclingbedarf
Die Projektpartner Institut für Energie und Kreislaufwirtschaft an der Hochschule Bremen GmbH, kurz IEKrW, und das Unternehmen BioProdukt Uthlede GmbH, untersuchen parallel die thermische Batch-Pyrolyse. Hierfür haben die Forschenden eine Prototypenanlage mit drei miteinander verschalteten Behandlungskammern und einem Reaktorvolumen von insgesamt 24 m³ aufgebaut, um große Abschnitte von Rotorblättern zu pyrolysieren. Energetisch betrachtet ist das Verfahren gegenüber der Mikrowellenpyrolyse im Vorteil. Die Batch-Pyrolyse läuft quasi kontinuierlich durch aufeinander abgestimmte Prozesse in drei Kammern: Werden in einer Kammer die entstehenden Pyrolysegase verstromt, wird die dabei entstehende Abwärme direkt genutzt, um die nächste Pyrolyse anzutreiben. Mit diesem Verfahren kann so neben der Faserrückgewinnung auch Strom und Pyrolyseöl erzeugt werden. Die Projektpartner untersuchen gemeinsam innerhalb von RE_SORT, welche Festigkeit Versuchsbauteile mit Glas- und Kohlefasern erreichen, die aus den Pyrolyseprozessen gewonnen und mit Harz reinfusioniert wurden.
Das im Juli 2026 gestartete Projekt ReWert schließt den Kreis: Es legt die Basis für ein Recyclingzentrum für Rotorblätter. Das Ziel ist, alle verbauten Materialien sortenrein wiederzugewinnen. Der Fokus liegt hierbei auf Rotorblättern, die vor 25 und mehr Jahren gebaut wurden und als nächstes recycelt werden müssen. Das Harz dieser Blätter ist quasi chemisch nicht lösbar, enthalten sind hauptsächlich Glasfasern. Das gewählte Verfahren für das Auftrennen der Verbundmaterialien ist daher die Batch-Pyrolyse, die auf Grundlage der Erkenntnisse aus dem Projekt RE_SORT in ReWert weiterentwickelt wird.
Mit Thermografie Materialgrenzen erkennen und sortenrein behandeln
Grundlegend für das ReWert-Projekt ist die richtige Vorbereitung des Recyclings: „Wir sägen nicht einfach alle 12 Meter ein Stück ab, sondern planen gezielte Schnitte“, erklärt Lisa Schudack, Projektleiterin am Fraunhofer IWES: „Die Herausforderung ist, dass die Rotorblätter beschichtet zu uns kommen. Die Materialgrenzen sind dadurch optisch nicht sichtbar.“ Daher nutzen die Forschenden Thermografie. Das Rotorblatt wird zunächst aufgeheizt. Durch die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der Materialien sind die Schnittkanten klar zu visualisieren. Diese sollen in einem weiteren Schritt automatisiert angezeichnet werden. Am Ende des Projekts entsteht zunächst ein Demonstrator für ein Zerlege-Zentrum, welcher als Grundlage für den Bau größerer Anlagen dienen kann.
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Für die Arbeiten nutzt das Projektteam Rotorblätter des Projektpartners und Windenergieanlagenherstellers Enercon. Die dickwandigen Teile des Rotorblatts sind später für die thermische Batch-Pyrolyse vorgesehen, die Sandwichteile sollen einzeln je nach Kernmaterial abgetrennt werden. Im Anschluss untersuchen die Projektpartner alle enthaltenen Materialien auf ihre weitere Verwertbarkeit, darunter die Glasfasern, das Pyrolyseöl, den Schaum aus PET – bzw. bei den älteren Anlagen noch aus PVC – oder das Balsaholz. Für alle Stoffe stellt sich die Frage nach der bestmöglichen Verwertung und den geeigneten Verfahren. „Das geschredderte PET aus dem Rotorblatt enthält zum Beispiel Reste von Harz- und Faserpartikeln. Hier ist die Frage, inwiefern es trotzdem für den angedachten Prozess infrage kommt“, nennt Niels Ludwig, Fraunhofer IWES, ein Beispiel aus den zahlreichen Arbeitspaketen.
Ziel: Recycling statt Verbrennen bereits in Ausschreibungen festgelegt
„Wir planen zudem ein Kostenmodell, bei dem wir die Kosten für jeden Schritt analysieren – zum Beispiel die Energie-, die Sach- und die Personalkosten. Unser Ziel ist ein konkreter Wert für das Recycling, um einen direkten Vergleich herstellen zu können“, so Lisa Schudack abschließend. Die Betreiber benötigen einen Anreiz für die neuen Verfahren. Sie seien es, die die Kosten letztendlich tragen müssten, so die Forschenden. „Unsere Hoffnung ist: Wenn wir zeigen können, dass wir im Kostenrahmen bleiben, wird das Recycling in den Ausschreibungen festgelegt“, erläutert Niels Ludwig. Beim Verbrennen gehe wertvoller Rohstoff unwiederbringlich verloren. (mb)
