Rotor Eines Windrads Nach Mehreren Betriebsjahren 2

Mikroplastikabrieb bei Windrädern

Einleitung

Bereits 2020 hat der Wissenschaftliche Dienst des Deutschen Bundestags (WD, s. {1]) eine Abschätzung zur Exposition vom Mikroplastik durch Windräder veröffentlicht. Der WD beruft sich dabei bezüglich der wissenschaftlichen Datenbasis auf Studien und Analysen von Fraunhofer IWES.

Grundlagen der Berechnung

Nachfolgend eine aktualisierte Berechnung dazu, die vom Autor aufgrund der größeren Dimension heutiger Rotoren modifiziert wurde. Gegenüber der durchschnittlichen Größe der Rotoren von Windrädern im deutschen Bestand von weniger als etwa 60 m, weisen neue, große dimensionierte Windkraftanlagen der Leistungsklasse von 6 MW und darüber hinaus oft Rotorlängen von 75 m und mehr auf. Folgerichtig wird in der Abschätzung unterstellt, dass sich bei solchen Anlagen der maßgebliche Plastikabrieb über eine größere Rotorfläche erstreckt. Bei den kleineren Rotoren konnte man sich in der Überschlagsrechnung auf die äußersten 10 m des Rotors beschränken, wobei auch dies eine grobe Näherung darstellt, weil natürlich auch die weiter zur Drehachse hin befindlichen Rotoroberflächen der Erosion ausgesetzt sind. Bei den Großrotoren gehen wir von einer maßgeblich dem Abrieb unterliegenden Bereich auf den äußersten 20 m des Rotors aus. Das ist begründbar durch die bei längeren Rotorblättern mindestens gleich hohen oder höheren Tangentialgeschwindigkeiten bei allenfalls leicht niedrigerer Drehzahl.

Die Dicke der Beschichtung auf den Rotorblättern wurde auf Basis der Daten von Fraunhofer IWES zu 5 mm angenommen.

Abschätzung zur Menge des Mikroplastikabriebs

Daten und AnnahmenWert und Dimension
1 Rotorblatt, Länge75 m
Abrieb insbesondere auf den äußersten20 m
Rotorblattbreite
im Modell vereinfacht dreiecksförmig zur Spitze hin zulaufend angenommen
2 m
Beschichtungsdicke
betrachtet wird nur die Vorderseite, da sie Wind und Wetter besonders ausgesetzt ist
5 mm
Zeitraum für den vollkommenen Abtrag der Beschichtung
(lt. Fraunhofer IWES)
4 Jahre
Spez. Dichte der Beschichtung
(lt. Fraunhofer IWES)
\(1.2\,\text{kg/}\text{dm}^3\)
KategorieBerechnung und Dimension
Geschätzte abriebwirksame Fläche\(\frac{1}{2}\cdot 20 \cdot 2 = 20\, \text{m}^{2}\)
Beschichtungsvolumen\(20 \cdot 0.005 = 0.1\, \text{m}^{3}\)
Resultierender Materialabrieb pro Rotorblatt\(1,2 \cdot 0.1 \cdot 1000 = 120\,\text{kg}\)
Resultierender Materialabrieb pro Windrad (3 Rotorflügel)\(120 \cdot 3 = 360\,\text{kg}\)
Abrieb und Exposition von Mikroplastik pro Windrad und Jahr\(\frac{360}{4} = 90\,\text{kg}\)

Angewendet auf Gauting

Die geplanten 10 Gautinger Windräder im Wald rund um Gauting resultieren in ca. 900 kg Plastikabrieb pro Jahr. Nimmt man die weiteren in Krailling und im Forstenrieder Park geplanten 10 Windräder hinzu, dann sind es 1.800 kg. Dieser Mikroplastikabrieb wird über den Wald verteilt und gelangt in die Böden.

Das muss man nicht weiter kommentieren!

In diesem Zusammenhang wird auch auf die grundsätzlichen Bemerkungen zum Rückbau von Windrädern verwiesen (s. Menüpunkt Klima & Umwelt – Wald). Allein die überwiegend aus Verbundwerkstoffen bestehenden Rotoren der 20 Windkraftanlagen führen am Ende der Nutzungszeit zu einer Abfallmenge von etwa 900 Tonnen. Dabei wurden Rotorblätter einer Länge von 75 m mit einem Gewicht von ca. 15 t angenommen. Im Hinblick auf das mögliche Recycling nachfolgend das Originalzitat aus der Projektbeschreibung eines Betreibers über die Errichtung einer Enercon Windenergieanlage mit 5,6 MW Nennleistung:

„Zum heutigen Zeitpunkt ist noch nicht absehbar, welche Recyclingtechniken nach Aufgabe der Nutzung zum Einsatz kommen, daher können hierüber noch keine abschließenden Aussagen getroffen werden.“

(Hieronymus Fischer)


Quellen:

[1] Wissenschaftlicher Dienst des Deutschen Bundestags (WD) WD-8-077-20-pdf-data.pdf (bundestag.de)

[2] Regenerosion an Rotorblättern effektiv vorbeugen (fraunhofer.de)

[3] Fraunhofer IWES sagt Erosion von Windkraftanlagen den Kampf an (windbranche.de)

[4] Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Lebensdauer von Rotorblatt-Beschichtungen (Fraunhofer IWES)

[5] Recycling von Windkraftanlagen (Fraunhofer ICT)

[6] Youtube Video zum Mikroplastikabrieb in einem Windpark im Allgäu

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