Aufbau und Bestandteile von Rotorblättern im Offshore-Bereich

Nachdem in den beiden letzten Artikeln in die Thematik der Rotorblätter für Offshore-Windkraftanlagen eingeführt wurde, soll in den folgenden Beiträgen auf diesem Themengebiet mit unterschiedlichen Schwerpunkten ins Detail gegangen werden.

Rotorblätter werden heutzutage sowohl für den On- als auch für den Offshore-Betrieb meist aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt, die verschiedenen Anforderungen genügen und vergleichbar hohe Festigkeiten aufweisen müssen. Der Kern der Rotorblätter ist mit einem aufgewickelten, ovalförmigen Holm gefüllt, der in der Regel aus Glasfasermaterial und einem Kunststoffharz besteht, wobei die beiden äußeren Schalen aufgeklebt sind. Sie bestehen im Allgemeinen aus einem glasfaserverstärkten Laminat, welches über eine besonders glatte Oberfläche verfügt.

Die Variante der Auskleidung des Blattes mit glasfaserverstärktem Polyester sowie jene mit glasfaserverstärktem Epoxyd (anstelle von Polyester) ist bei den ersten Offshore-Windkraftanlagen in Dänemark und Schweden bereits teilweise zum Einsatz gekommen. Beide Ausgestaltungsarten werden zunächst im Folgenden beschrieben, während in den kommenden Artikeln Betrachtungen hinsichtlich möglicher Bestandteile von Rotorblättern im Offshore-Bereich in Form neuartiger Materialien, insbesondere von Graphit- bzw. Carbonfasern, vorgenommen werden sollen. Stahl- und Aluminiumlegierungen sind im Übrigen als Baustoffe für Rotorblätter in Bezug auf Gewicht und Materialermüdung demgegenüber gleichermaßen benachteiligt und werden daher derzeit nur im Rahmen sehr kleiner Anlagen verwendet.

Man unterscheidet bei der Kunststoffverstärkung grundsätzlich zwischen glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK). Konventionelle Standardblattwerke großer Windenergieanlagen bestehen in der Regel aus schichtweise gekreuzt übereinandergelegten Glasfasermatten aus einem Polyesterharzsystem, einem Kunstharz, das aus den Ausgangsstoffen mehrbasiger ungesättigter Carbonsäuren, der Alkydharze, und einer polymerisierten Verbindung wie zum Beispiel Styrol hergestellt wird. Die innen hohlen Blätter bestehen somit im Allgemeinen aus einem mit Kunstharz bzw. Polyester imprägnierten Glasfasermaterial, einem glasfaserverstärkten Kunststoff, in die je nach Bauart auch Balsaholz eingearbeitet werden kann. Nach dem Imprägnieren der Glasfasern durch Polyester wird dieser entsprechend ausgehärtet.

Weiterführende Informationen zu diesem Thema, zum Beispiel zu den verschiedenen Rotorkonstruktionen von Windkraftanlagen, bietet die Webseite des Technik-Teams der Friedensschule Hamm unter http://www.friedensschule.schulnetz.hamm.de/ sowie der Verband der dänischen Windkraftindustrie (DWIA, Danish Wind Industry Association) auf seiner Internetpräsenz unter http://www.windpower.org/.