Mit thermoplastischem Kunstharz ausgehärteter Glasfaserkunststoff (GFK) könnte die konventionellen GFK-Rotorblätter künftig ersetzen und einige geldwerte Vorteile bringen. Darauf setzen Forscher am US-amerikanischen Erneuerbare-Energien-Forschungszentrum NREL und Windturbinenunternehmen GE sowie die GE-Rotorblattbau-Tochter LM Wind Power in einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt, das 2018 gestartet war. Bisher härten GFK-Rotorblätter mit sogenanntem Duroplast-Harz aus, der durch ein Vakuuminfusionsverfahren in die in Mulden aufgeschichteten Glasfasergelege einzieht und unter sehr hohen Temperaturen in einem längeren Erhitzungsprozess zusammen mit den Glasfasern dann zu den GFK-Halbschalen wird. Thermoplastischer Kunstharz lässt sich ebenso im Vakuuminfusionsverfahren in die Glasfasergelege einziehen. Allerdings genügt dann eine kurze Erhitzung mittels eines elektrischen Impulses, um danach bei Raumtemperatur auszuhärten. Zudem lässt sich das Material mit dem thermoplastischen Kunstharz schweißen, weshalb die Forscher und Entwickler am NREL die Blatthalbschalen nach der Aushärtung nicht wie gewöhnlich kleben mussten, sondern eben zusammenschweißen konnten. Das spart Klebstoff und damit Gewicht – was immer ein wichtiges Mittel ist, um Lasten in der Anlage zu reduzieren und damit auch an anderen Stellen durch weniger starke Auslegung tragender Strukturen an Material und Geld spart. Aber auch das Potenzial von Haarrissen in den GFK-Strukturen geht im Vergleich zu dem Duromer-Kunstharz zurück. Und schließlich gilt das alternative Kunstharz als besser recycelbar.
Die federführend mit dem Projekt gestartete NREL-Ingenieurin Robynne Murray hatte bereits 2018 das Patent für die Entwicklung beantragt. Allerdings musste sie mit dem Blitzschutz noch eine wichtige Hürde nehmen, den das thermoplastisch ausgehärtete Rotorblatt aufgrund einer speziellen Ausrüstung mit einem stromleitenden Metalldraht anders als konventionelle GFK-Blätter noch nicht garantieren konnte.
Während die gewöhnlichen Glasfaserkunststoffrotorblätter längst einen etablierten Blitzschutz haben, war ausgerechnet die Stromdurchleitung in dem neuentwickelnden Rotorblatt ein Hindernis für Blitzschutz. Denn die Forscher hatten ein leitendes Material wie eine Metallfolie zwischen die beiden Rotorblatthälften gelegt, und dann mit einem aus dem Blatt herausführenden Kabel unter Strom gesetzt. Die ins Blatt nach dem dadurch erfolgten Zusammenschweißen der Blatthälften eingelegte Leitung würde aber ohne weitere Maßnahmen die Elektrizität eines Blitzes aufnehmen und sich erhitzen.
Nun aber haben die Entwickler eine Alufolie in die Blatthälften eingebaut, die den Strom eines Blitzes überwiegend ableitet. 80 Prozent des Blitzstromes nähme die Schutz-Alufolie ab, die sich dabei auch nicht erhitzt.
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