Leibniz Universität koordiniert Verbundprojekt zur Materialforschung zu Rotorblättern

Mit insgesamt 2,4 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Projekt LENAH, das die Lebensdauer und den Leichtbau von Rotorblättern für Windenergieanlagen optimieren soll. LENAH steht für „Lebensdauererhöhung und Leichtbauoptimierung durch nanomodifizierte und hybride Werkstoffsysteme im Rotorblatt“. Allein 700.000 Euro der Bewilligungssumme gehen an das Institut für Statik und Dynamik der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie an der Leibniz Universität, das das Projekt koordiniert.

Rotorblätter gehören zu den am höchsten beanspruchten technischen Bauteilen einer Windenergieanlage. Sie bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und müssen mehr als 100 Millionen Lastzyklen ertragen. Dies führt zu starker Ermüdung des Leichtbaumaterials. Die Materialkosten stellen mit 60 Prozent den größten Anteil an den Produktionskosten dar. Durch die weiter steigende Größe der Anlagen müssen Rotorblätter von 90 Meter Länge und mehr sicher und kostengünstig konstruiert werden. Neue materialeffizientere Bauweisen sind dringend erforderlich, da die derzeitigen Werkstoffe  an ihre Leistungsgrenzen stoßen. Der Fokus des geförderten Projekts liegt auf der Entwicklung von nanopartikel-modifizierten Kunststoffen zur Lebensdauererhöhung sowie von hybriden Werkstoffen  zur Leichtbauoptimierung. Nanopartikel können sowohl die Eigenschaften des GFK selbst als auch die der Klebstoffe, die zur Verbindung von Ober- und Unterschale des Blattes verwendet werden, stark verbessern. Neue Hybridwerkstoffe können in den am höchsten belasteten Bereichen eingesetzt werden. So werden beispielsweise Glasfasern durch besonders steife und feste Kohlenstofffasern ergänzt oder Schichten von GFK und Edelstahl miteinander kombiniert.

Für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende ist es notwendig, die Effizienz bestehender Systeme zur Energiegewinnung aus erneuerbaren Quellen in ihrer Wirkung zu steigern. Im Bereich der Windenergie ist es daher notwendig, den Ertrag je Anlage zu erhöhen. Dies geschieht beispielsweise durch eine Vergrößerung des Rotordurchmessers.

Verbundpartner im Projekt sind ForWind, das gemeinsame Zentrum für Windenergieforschung der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen, sowie das Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Wissenschaftlicher Kooperationspartner ist ENS-LMT in Cachan/Frankreich, industrielle Kooperationspartner sind Sasol Germany GmbH und Dow Deutschland Anlagengesellschaft mbH.