Mit Huntsman Advanced Materials mehr Windenergie nutzbar machen

Steigende Erwartungen an die Energieerzeugung aus Windkraft haben dazu geführt, dass die Windturbinen, insbesondere in Offshore-Windparks, immer größer werden. Was für die Industrie eine Phase des schnellen Wachstums bedeutet, hat auch gewisse technische und qualitätsbezogene Fragen aufgeworfen, die erhebliche Herausforderungen darstellen. Diese können mit Hilfe von innovativen Lösungen im Bereich der Herstellung und der Materialien gemeistert werden. Nastassja Rothe, Marketing Managerin für Windenergie in Europa bei Huntsman Advanced Materials, berichtet.

Der Trend hin zu größeren Windanlagen mit höherer Megawatt Leistung erfordert auch größere Rotorblätter. Die größeren Blätter erhöhen die windbestrichene Fläche wodurch mehr Energie gewonnen werden kann. Rotorblätter mit einer Länge von über 50 Metern erlangen derzeit einen immer größeren Marktanteil und Rotorblätter mit einer Länge von 60 Metern werden künftig noch verbreiteter sein. Die Entwicklung von 70 bis 80 Meter langen Blättern hat bereits begonnen und auch 100 Meter lange Blätter werden für Offshore-Anwendungen in Erwägung gezogen.

Die immer größeren Windblätter von Offshore-Windturbinen haben dazu geführt, dass vermehrt moderne Verbundwerkstoffe eingesetzt werden, wodurch wiederum die Anforderungen an neue Materialien und Herstellungsverfahren steigen. Die größeren Blätter erfordern sowohl komplexere Werkzeuge als auch komplexere Designs und führen dadurch zu längeren Produktionszeiten und höheren Verarbeitungskosten. Sie verursachen auch eine größere Belastung fürdie mechanischen Bauteile und die Getriebeteile der Turbine. Unter Berücksichtigung all dieser Faktoren konzentrieren sich die Hersteller sehr stark auf die kontinuierliche Verbesserung der Leistung von Windturbinen.

Mit der Vergrößerung der Blätter müssen Gewicht und Kosten sinken, und die Qualität steigen. In den Bereichen Herstellung und Materialien sind Innovationen nötig, um diese Technologie zur Nutzung von erneuerbarer Energie kosteneffizient zu gestalten.

Die Entwicklung leistungsfähigerer Materialien mit kosteneffizienten Verarbeitungsbedingungen ist für Huntsman Advanced Materials ein Schlüsselbereich.

Huntsman bietet für den Formenbau und die Herstellung von Rotorblättern ein umfassendes Sortiment an Araldite® Epoxidharzsystemen an, die vom Germanischen Lloyd (GL) zugelassen sind und strenge Anforderungen an Verarbeitung und Leistung erfüllen.

Um die Effizienz zu steigern ist die Industrie stetig bemüht Zeit und Kosten einzusparen. Dadurch sind die Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe ins Rampenlicht gerückt. Die Zusammensetzung von Harzsystemen auf Epoxidbasis, die für die Infusion von trockenen Fasern unter Vakuumbedingungen verwendet werden können, bieten beträchtliche strukturelle Vorteile für die Produktion von großen, komplexen Verbundteilen. Das exakt definierte Harz-Faser-Verhältnis führt zu einer erhöhten Festigkeit sowie zu einem berechenbarem Ermüdungsverhalten und Intaktheit des fertigen Teils.

Die von der GL zugelassenen Epoxidharze sind mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften konzipiert, um die Produktqualität zu verbessern. Durch das geringere und gleichmäßigere Gewicht der Blätter, erreicht man ideale Festigkeits- und Ermüdungseigenschaften. Die niedrigen Viskositäten dieser Systeme erlauben eine hohe Infusionsgeschwindigkeit und ermöglichen dadurch verkürzte Produktionszyklen.

Araldite® Infusionssysteme für die Produktion von Rotorblattkomponenten
Araldite® LY 1568 / Aradur 3489 ist ein Beispiel für das neuste Infusionsverfahren auf Epoxidharzbasis von Huntsman, das eine bessere Kontrolle bei der Herstellung ermöglicht. Die Kombination aus niedriger Mischviskosität (200-300 mPas bei 25°C) verbunden mit einer geringen exothermen Reaktion und langen Topfzeit (850- 950 Minuten) stellt für seine Nutzer bei der Infusion von sehr langen oder dicken Verbundteilen einen großen Vorteil dar.

Hochtemperatur-Systeme für Werkzeugherstellung
Araldite® LY 8615 / Aradur® 8615 und Araldite® LY 8615 / XB 5173 sind Beispiele für die neuesten Harzsysteme für Hochtemperaturanwendungen. Beide Systeme haben eine niedrige Mischviskosität und können in einem Bereich zwischen Raumtemperatur und bis zu 40°C injiziert werden. Weitere Vorteile der Harzsysteme sind die lange Topfzeit (härterabhängig zwischen 300 und 980 Minuten), die niedrige Anhärtungstemperatur von 40°C sowie die schnelle Entformbarkeit nach 24 Stunden. Sie erreichen bei vollständiger Aushärtung eine Glasübergangstemperatur von über 210°C. Die Systeme sind deshalb für Einsatztemperaturen bis zu 180°C geeignet, da sie erheblich höheren Temperaturen als der Aushärtungstemperatur im Produktionsverfahren der Komponenten standhalten.

Ein weiteres Beispiel für ein Hochtemperatur-Infusionssystem, das Huntsman für die Produktion von großen Rotorblattformen entwickelt hat ist RenLam® LY 120 / Ren® HY 99. Dieses System unterscheidet sich durch seine einfache Handhabung und Mischung und durch seine niedrige Viskosität, wodurch eine sehr gute Imprägnierung verbunden mit einer langen Topfzeit und niedrigen exothermen Eigenschaften ermöglicht wird. Dieses System kann auch bei sehr niedriger Temperatur (40°C) vorgehärtet werden. Nach der vollständigen Aushärtung erreicht das System eine hohe Glasübergangstemperatur von bis zu 150°C. Formen die mit RenLam® LY 120 / Ren® HY 99 gebaut werden, eignen sich deshalb für die Produktion von Bauteilen mit Prepregs bei einer Aushärtungstemperatur von 120°C oder für Infusionsverfahren. Es wurde in Übereinstimmung mit den neuesten Rechtsvorschriften als nicht-toxisches System entwickelt.

Die Windenergie ist in den Bemühungen Europas, sich in Richtung eines sauberen, erneuerbaren Stroms zu bewegen, unbestritten die erste Wahl, und sie soll Industrie, Unternehmen und Haushalte über viele Jahre mit sauberer Elektrizität versorgen.

Mit seiner über zehnjährigen Erfahrung in diesem Marktsegment arbeitet das Team für Forschung, Entwicklung und Technik von Huntsman Advanced Materials mit der Industrie zusammen um die Spitzentechnologie zu entwickeln, die zur Verbesserung der strukturellen Beschaffenheit und der mechanischen Anforderungen der künftigen Windblätter benötigt wird.

Von der Form bis hin zur Herstellung der Blätter bietet das Unternehmen eine Kombination von Know-how in Anwendungsfragen, dem Verständnis für das gesamte Herstellungsverfahren und einer Produktpalette, die von Werkzeugmaterialien und Verbundharzen bis hin zu Klebstoffen reicht.