Green2Green – Entwicklung eines biobasierten Leichtbauwerkstoffs aus Hanffasern und Hanfsamenöl für den Bau von Rotorblättern von Windkraftanlagen

Das Projekt Green2Green verfolgte den innovativen Lösungsansatz, glasfaserverstärkte Kunststoffe, die heutzutage für den Bau von Windkraftanlagen (WKA) eingesetzt werden, konsequenterweise durch einen nachhaltigen Leichtbauwerkstoff zu ersetzen . Aus Hanfpflanzen wurde ein umweltfreundlicher Leichtbauwerkstoff entwickelt, der geeignet war, um daraus Rotorblätter einer Klein-WKA zu bauen.

Kurzbeschreibung

Ausgangssituation

Rotorblätter von Windenergieanlagen (WKA) werden heutzutage in der Regel aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) hergestellt. Auch wenn GFK als Leichtbauwerkstoff für den Bau von WKA technologische Vorteile bringt, existiert trotz vieler Bemühungen bis zum heutigen Tage immer noch keine technische Lösung für eine umweltfreundliche Entsorgung, wenn eine WKA aus GFK nach 20 bis 25 Betriebsjahren das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat.

Mit dem Projekt verfolgte das Konsortium bestehend aus Firmenpartnern und Forschungseinrichtungen ganz im Sinne einer „Biobased Industry" den innovativen Lösungsansatz, wesentliche Komponenten von Green Technology-Kleinwindkraftanlagen (KWKA) konsequenterweise aus einem nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoff herzustellen, die bei der späteren Entsorgung keine Umweltbelastung verursachen.

Ziele/Herausforderung

Ziel des Projektes war es, aus regional angebautem Hanfpflanzen Fasern und Öl zu extrahieren und daraus einen umweltfreundlichen Leichtbauwerkstoff zu entwickeln, der geeignet ist, um Rotorblätter einer KWKA aus dem Hanf-Werkstoff zu bauen.

Flussdiagramm zur Entwicklung von Rotorblättern einer Kleinwindkraftanlage aus einem Leichtbaumaterial, das komplett aus Hanf besteht

(geplante) Ergebnisse/Nutzen

Es konnten folgende Ergebnisse erzielt werden:

Nutzhanfpflanzen wurden angebaut und geerntet.
Hanfstroh wurde aufbereitet für die Verarbeitung zu Garnen und für die Herstellung technischer Faserverstärkungen aus dem Hanfgarn (Hanfgewebe).
Aus den Hanfsamen wurde das Pflanzenöl gepresst und daraus wurden Epoxidharze entwickelt, die mit geeigneten (petrochemischen) Härterkomponenten gemischt thermisch vernetzen bzw. aushärten. Die vielversprechendsten Mischungen wurden umfassend charakterisiert.
Aus Hanfölepoxid-Harzmischungen und Hanfgewebe wurden Leichtbauwerkstoffe entwickelt und davon die mechanischen Eigenschaften gemessen.
Mit der Hanf-Werkstoffentwicklung wurde eine rechnerische Bauteilauslegung durchgeführt.
Es wurden Werkzeuge für den Bau von KWKA-Rotorblättern gebaut und darauf die Hanf-Werkstoffentwicklung zu KWKA-Rotorblättern verarbeitet.
Die Rotorblätter aus dem Hanf-Werkstoff wurden auf mehrere Laststufen bis zum Bruch getestet und mit der geforderten Festigkeit verglichen. Die Tests bestätigten, dass die Anforderungen für einen KWKA-Einsatz vom Hanf-Werkstoff erfüllt werden.
Für den Hanf-Werkstoff und für die Hanf-Rotorblätter wurde eine Ökoeffizienz-Analyse erstellt.

Fördergeber/programm

Joint Technology Initiative Bio-based Industries – BBI JTI

Projektbeteiligte

C6 GmbH
Kästle Technology GmbH
Kompetenzzentrum Holz GmbH (Wood K plus)
Montanuniversität Leoben - Department für Kunststofftechnik
R&D Consulting GmbH & Co KG
Waldland Naturstoffe GmbH

Kontaktadresse

DI Dr. Günter Wuzella
Teamleitung Green Composites W3C
Kompetenzzentrum Holz GmbH
Tel.: +43 (4212) 494-8012
E-Mail: g.wuzella@kplus-wood.at
Web: www.wood-kplus.at