NREL & Arkema treiben recyclingfähige thermoplastische Composite-Windrotorblätter voran

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Mit dem Ziel recyclingfähiger Windrotorblätter demonstrierten Forscher des U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colorado, USA) in Partnerschaft mit Arkema Inc. (King of Prussia, Pennsylvania, USA) kürzlich die Machbarkeit eines thermoplastischen Harzes und validierten dessen strukturelle Integrität an einem im NREL gefertigten thermoplastischen Composite-Blatt.

NREL kündigte auch die Entwicklung eines technoökonomischen Modells an, um Kostenvorteile thermoplastischer Harze in Blättern zu erforschen. Laut NREL würde die Fertigung von Windrotorblättern mit thermoplastischen Harzen statt konventioneller Duroplastharze (Epoxid) Blätter recyclingfähiger machen und längere, leichtere und kostengünstigere Blätter ermöglichen – niedrigere Kosten durch Aushärtung bei Raumtemperatur, wegfallende Prozess- und Arbeitskosten. Der neue Prozess könnte Blätter ca. 5 % günstiger machen.

NREL beherbergt die Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) Facility am Flatirons Campus bei Boulder, Colorado. Dort designen, fertigen und testen Forscher Composite-Rotorblätter. Zuvor demonstrierten sie Machbarkeit des Thermoplastharzsystems mit einem 9-Meter-Composite-Blatt. Darauf folgte Fertigung und strukturelle Validierung eines 13-Meter-Thermoplast-Composite-Blatts im Vergleich zu einem nahezu identischen Duroplast-Blatt. Diese Arbeit, gekoppelt mit Arbeiten von Arkema und anderen IACMI-Partnern (Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation, Knoxville, Tennessee, USA), zeigte Vorteile des Wechsels vom Duroplast-Harzsystem. Thermoplastisches Harz könnte auch Vor-Ort-Fertigung ermöglichen – ein Problem, da die Industrie zu immer größeren und längeren Blättern tendiert.

„Mit Duroplastharzsystemen ist es fast wie ein Ei braten – man kann das nicht umkehren“, sagt Derek Berry, Senior Engineer bei NREL. „Mit thermoplastischem Harzsystem: Blatt daraus fertigen, auf bestimmte Temperatur erhitzen, es schmilzt zurück. Flüssigharz zurückgewinnen und wiederverwenden.“ Berry ist Co-Autor des Papers „Structural Comparison of a Thermoplastic Composite Wind Turbine Blade and a Thermoset Composite Wind Turbine Blade“, erschienen in Renewable Energy.