RobWind: Roboterbasierte Materialwiedergewinnung für Rotorblätter von Windenergieanlagen

Auf einen Blick

• Rotorblätter bestehen aus einem komplexen Aufbau aus unterschiedlichen Materialien, die eine notwendige Zerlegung für ein effizientes Recycling bisher erschweren.
• Das Projekt RobWind kombiniert zwei Systeme, um eine materialspezifische Zerlegung der Blätter im Feld zu ermöglichen: eine mobile Messplattform zur Analyse des Rotorblattaufbaus und einen mobilen Wasserstrahlschneideroboter.
• Das Fraunhofer IWES ist unter anderem für die Weiterentwicklung und Erprobung der Messplattform und der darauf ergänzten Aktorik und Sensorik am Rotorblatt zuständig.

Herausforderung

Das Recycling von Rotorblättern bekommt angesichts eines alternden Windenergieanlagenbestandes immer stärkere Relevanz. Die Bauteile bestehen aus gezielt angeordneten Komponenten wie Glasfasern, Kohlefasern, Balsaholz, Schaumstoffen und anderen Materialien. Für ein effizientes Recycling ist eine genaue Trennung dieser Materialien notwendig, denn je genauer die Trennung erfolgt, desto höher ist der mögliche Recyclinganteil. Derzeit ist den Anlagenbetreibern meist nicht bekannt, wo genau sich die einzelnen Materialien im Rotorblatt befinden, was eine recyclingorientierte Zerteilung deutlich erschwert. Angesichts dessen werden ausgemusterte Rotorblätter vorwiegend mechanisch an der Anlage in Teile von sechs Metern Länge zerlegt, im Anschluss geschreddert und energetisch verwertet.

Lösung

Hier setzt das Projekt RobWind an. Ziel ist es, eine materialspezifische Zerlegung im Feld zu ermöglichen, indem zwei verschiedene Systeme, die sich aktuell in der Entwicklung befinden, weiterentwickelt und kombiniert werden.

Im ersten Schritt werden Materialübergänge im Rotorblatt, an der Anlage oder nach der Demontage am Boden, mithilfe einer teilautomatisierten, unbemannten mobilen Messplattform erfasst. Es wird eine KI-gestützte Bildauswertung der Daten einer aktiven Thermografie genutzt, um die einzelnen Materialbestandteile zu erkennen und zu lokalisieren. Neu ist der Ansatz, die aktive Thermografie direkt im Feld während des Rückbaus der Anlage einzusetzen, um die Demontageprozesse für ein materialspezifisches Recycling zu optimieren.

Auf dieser Grundlage können im nächsten Schritt die idealen Trennstellen für die Zerteilung des Rotorblatts identifiziert werden. Die Zerteilung geschieht mithilfe eines mobilen Wasserstrahlschneideroboters am Boden, direkt neben der Anlage. Der Roboter plant seine Route automatisiert, basierend auf den zuvor erfassten und lokalisierten Materialübergängen.

Mehrwert

RobWind nutzt einen innovativen Ansatz, um die Effizienz des Recyclings von Rotorblättern erheblich zu steigern. Die Herausforderungen, die mit der Trennung von Faserverbundwerkstoffen verbunden sind, können so bewältigt werden. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zum Ziel der Industrie, eine vollständig CO₂-freie Windenergieanlage zu bauen, geleistet. Gleichzeitig können wertvolle Rohstoffe weiterverwertet und Abfälle vermieden werden.