Klimafreundlicher Strom mit Windrädern aus Stahl

Der Chemnitzer Wirtschaftsingenieur Marco Pröhl, vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, erhielt den Sonderpreis für Klimaschutz mit Stahl für das Forschungsprojekt »HyBlade«. Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Brüssel ist es den Forschern erstmals gelungen, Rotorblätter von Windkraftanlagen wirtschaftlich aus Metallblechen zu fertigen. Konventionell kommen faserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz, allerdings mit einem gewichtigen Nachteil: die Materialien lassen sich derzeit noch kaum recyceln, ihre Wiederverwertung ist sehr aufwändig. Die Recyclingquote von Stahl liegt dagegen bei über 90 Prozent.

»Gerade für kleine Anlagen setzen wir insbesondere auf Stahl als Flügelmaterial«, erklärt der Projektverant-wortliche am Fraunhofer IWU und Preisträger Marco Pröhl. Gemeinsam mit seinen Forschungskollegen an der Freien Universität Brüssel wurden die entsprechende Aerodynamik sowie die Prozessketten für die Fertigung der Windräder entwickelt. Zum Einsatz kommt u. a. ein Verfahren, dass bereits in der Automobilproduktion Anwendung findet: Das sogenannte Hydroforming. Dabei legen die Wissenschaftler eine Vorform in ein Werkzeug mit der späteren Endform. Im Anschluss pumpen sie ein wiederverwendbares Wasser-Öl-Gemisch ins Innere des Flügels und setzen ihn unter einen Druck von bis zu mehreren Tausend bar. Das entspricht dem Druck in vielen Tausend Metern Wassertiefe. Der Flügel wird quasi »aufgeblasen« und erhält so seine endgültige Form. Im Ergebnis kann nicht nur das Recycling der Flügel nachhaltiger gestaltet werden, auch der Preis für die Herstellung sinkt deutlich: »Verglichen mit konventionellen Kunststoffmaterialen senken wir die Fertigungskosten um bis zu 90 Prozent. Gleichzeitig können wir die Flügel wesentlich genauer fertigen, was sich positiv auf die Aerodynamik auswirkt«, ergänzt Pröhl. Ein weiterer Nutzen: Die Flügel sind schneller produziert. So dauert die Herstellung eines fertigen Rotorblatts nur etwa 30 Sekunden. Bei faserverstärkten Kunststoffen werden dagegen oftmals mehrere Stunden benötigt.

Seit über 25 Jahren zeichnet die Stahlindustrie in Deutschland herausragende Innovationen mit dem Stahl-Innovationspreis aus. Der Wettbewerb soll die Innovationskraft der Stahlanwender herausstellen und neuen Ideen rund um den Werkstoff eine Plattform bieten. In diesem Jahr gingen laut Veranstalter 578 Bewerbungen von Architekten und Ingenieuren, Technikern, Konstrukteuren, Designern, Forschern und Erfindern ein. Die Preisverleihung fand im Rahmen des Berliner Stahldialogs statt. Bundesforschungsministerin Prof. Johanna Wanka zeichnete Preisträger in den Kategorien »Produkte aus Stahl«, »Stahl in Forschung und Entwicklung«, »Stahl im Bauwesen«, »Stahl-Design« sowie mit dem Sonderpreis für Klimaschutz aus.