Rückbau von Windkraftanlagen: Was bleibt übrig?
Die meisten Windkraftanlagen besitzen eine Betriebsgenehmigung nach dem EEG. Nach Ablauf der üblichen 20 Jahre stellt sich die Frage: Wie steht es mit dem Recycling?
Während der Rückbau von Kernkraftanlagen aus Sicherheitsgründen weitestgehend im Verborgenen stattfindet, hat das Umweltbundesamt im August 2022 eine Studie zur "Entwicklung von Rückbau- und Recyclingstandards für Rotorblätter [1]" veröffentlicht, die auf knapp 600 Seiten die Herausforderungen beim Rückbau von Rotorblättern dokumentiert.
Neue Nutzung?
Turm und Fundament sowie die elektrische Ausrüstung von Windenergieanlagen (WEA) stellen keine besonderen Anforderungen an ihr Recycling - anders die Rotorblätter.
Während die WEA-Fundamente im Rahmen eines Repowering, bei dem eine vorhandene Anlage durch eine mit größerer Leistung ersetzt wird (sofern dies am aktuellen Standort auch unter geänderten Voraussetzungen der Genehmigung zulässig ist), durchaus einer neuen Nutzung zugeführt werden können, ist eine vergleichbare Neu-Nutzung bei Rotorblättern bislang ausgeschlossen.
Für die Rotorblätter, die aus glasfaserverstärkten (GFK), carbonfaserverstärkten (CFK) und inzwischen auch aus mit Balsaholz verstärkten Kunststoffen bestehen, gibt es bislang keinen Recyclingprozess, der sich in der Praxis durchgesetzt hätte.
Ein thermisches oder energetisches Recycling, wie das Verbrennen von Kunststoffen meist umschrieben wird, kann bei der Vielzahl der in den nächsten Jahren vom Abbau betroffenen WEA nicht das Ziel sein. Zudem fehlen bislang allgemein gültige Standards für die Demontage und werkstoffliche Aufbereitung dieser Materialien.
Das Konzept des Umweltbundesamts
Die Studie des Umweltbundesamtes (UBA [2]) legt nun ein erstes umfassendes technisches, rechtliches und organisatorisches Recyclingkonzept für Rotorblätter vor. Der Anspruch: eine möglichst hochwertige, gleichzeitig aber auch wirtschaftlich zumutbare Aufbereitungs- und Behandlungsstrategie für die Verbundmaterialien.
Man wollte ein vollständiges und schlüssiges Konzept für Rotorblätter ausarbeiten. Es beginnt beim Anlagenbetrieb, berücksichtigt Wartungs- und Reparatur-Konzepte - und achtet auf die Abfallvermeidung. Es werden auch Vorschläge für die Demontage, die Vorzerkleinerung und die Aufbereitung gemacht. Technische Fragen spielen eine große Rolle, aber auch rechtliche, so etwa ergänzende Regel-Vorgaben, die das Material betreffen.
Auch Elemente der "abfallwirtschaftlichen Produktverantwortung" sind wichtig: Bei jedem Elektrogerät muss mit dem Inverkehrbringen das Recycling nach Ende der Produktlebensdauer wirtschaftlich abgesichert werden, um sicherzustellen, dass der Elektroschrott aufbereitet und weitestgehend einer neuen Nutzung zugeführt wird.
Das geheime Innenleben der Rotorblätter
Eine Grundvoraussetzung, um ein Konzept für das Recycling von Rotorblättern zu entwickeln, ist die Kenntnis der Konstruktion und des Aufbaus der Rotorblätter, die bei Windenergieanlagen eingesetzt werden. Was so selbstverständlich klingt, verbirgt ein Problem.
Aufgrund der schnellen Entwicklung der WEA hinkt die Fachliteratur zum Thema Rotorblattaufbau deutlich hinter dem aktuellen Entwicklungsstand her. Der Grund liegt darin, dass es häufig um Betriebsgeheimnisse geht, die mehr oder weniger geschützt werden. Man hält sich mit der Veröffentlichung von Details merklich zurück, auch online ist kaum etwas verfügbar.
Somit blieb nur die ganz konservative, zeitaufwendige Telefonrecherche bei WEA-Herstellern und deren Zulieferern. Da die Entwicklung und Produktion von WEA zunehmend ins Ausland verlagert wird, war es möglicherweise eine letzte Chance an diese Informationen zu kommen.
Im Wesentlichen besteht ein Rotorblatt aus zwei Halbschalen, welche als Sandwich an Vorder- und Hinterkante mit einem Harzkleber verklebt werden. Als Werkstoffe werden in den Unter- und Oberschalen der Rotorblätter meist Hartschäume oder Balsaholz eingesetzt.
Balsaholz klingt naturnah, steht jedoch inzwischen aufgrund seiner wenig umweltfreundlichen Gewinnung immer wieder in der Kritik. Zwischen den Halbschalen werden Holmstege eingesetzt, um die Biegekräfte innerhalb des Rotorblatts aufnehmen zu können.
Die Holme bestehen aus Faserverbundkunststoffen in einer Sandwichbauweise mit einem Kern aus Balsaholz oder Schaum. Verklebt wird die Konstruktion mithilfe von Epoxid- oder Polyurethan-basierten Klebern.
Aufgrund der zunehmenden Größe der WEA und damit auch der Rotorblätter wird auch der Transport zum Anlagenstandort immer wichtiger.
Die Verlagerung der Fertigung an kostengünstigere Standorte bedingt dann auch Änderungen in der Konstruktion. Daher werden Rotorblätter immer häufiger in Segmenten hergestellt und diese erste vor Ort in reversibler Weise zu einem kompletten Rotorblatt zusammengesetzt.
Ein zusätzliches Element im Aufbau eines Rotorblattes ist der von den Anlagenversicherungen geforderte Blitzschutz, der die Ableitung eines an der Rotorblattspitze eingeschlagenen Blitzes ermöglicht und durchgängig bis zur Erdung im Fundament erfolgen muss.
Der Blitzschutz erweitert den Materialmix in den Rotorblättern. Die ursprünglich Hoffnung, dass man mit dem nichtleitenden Kunststoffmaterial auf einen Blitzschutz verzichten könne, hat sich schnell als realitätsfremd gezeigt.
Abfall und Wiederaufbereitung
In einer Abschätzung, die auf den verfügbaren Daten hinsichtlich des Errichtungszeitpunktes von WEA basiert, fallen im Jahr 2040 in Brandenburg 34.159 Tonnen, in Niedersachsen 30.017 Tonnen und in Schleswig-Holstein 18.252 Tonnen Abfälle der GFK/CFK-Materialklasse an.
In diesen Bundesländern muss man sich in den knapp zwei noch verbleibenden Jahrzehnten vorrangig um eine Etablierung der entsprechenden Recycling-Infrastruktur kümmern.
Ein Problem bei der Zerteilung oder Zerkleinerung von Rotorblättern ist der anfallende Staub der eingesetzten Fasermaterialien. Dies betrifft jedoch in erster Linie die mit der Bearbeitung der Rotorblätter befassten Personen und hat bei ordnungsgemäßem Verfahren keinen Einfluss auf andere Personen. Eventuelle Unfälle sind ebenfalls auf das direkte Umfeld begrenzt.
Da es sich bei den Rotorblättern um Verbundwerkstoffe mit unterschiedlicher Zusammensetzung handelt, ist ein Recycling entsprechend komplex und bedingt eine Materialtrennung und ein jeweils passendes Verwertungsverfahren. Bei den eingesetzten Schäumen hat sich die Materialauswahl im Laufe der Zeit verändert.
Für das Recycling müssen jeweils die passenden Verfahren bereitgehalten werden, wobei derzeit noch nicht abzusehen ist, welche Stoffen im Detail wo und in welchem Umfang anfallen. Im Zweifelsfall muss man die zum Recycling vorgesehenen Rotorblätter oder Rotorblattabschnitte in einem Zwischenlager aufbewahren, bis genug Material zusammengekommen ist, um mit einem Recycling zu beginnen.
Kosten und Lösungen
Wichtig bei den eingesetzten Verfahren wird nicht zuletzt sein, zu welchem Preis die dabei gewonnenen Stoffe abgesetzt werden können.
Im besten Fall lassen sich mit den Recyclaten andere Rohstoffe kostengünstig ersetzen, wie dies bei Bleibatterien gelungen ist, wo sekundäres Blei wegen des Mangels an Bleierzen auf eine so hohe Nachfrage stößt, dass der gesamte Recyclingprozess nicht nur kostendeckend ist, sondern Gewinn abwirft.
Es kann damit gerechnet werden, dass für die Gewinnung von gut vermarktbaren Recyclaten zunehmend effizientere Verfahren entwickelt werden. Das trifft aktuell auf das Recycling von Balsaholz zu, das bislang nicht getrennt behandelt wurde und das inzwischen über die Herstellung von Holzspänen oder Holzfasern in weiteren Schritten zu Holzfaserdämmstoffen oder Holzschaum verarbeitet werden kann.
Die vielfach vorgeschlagene Nutzung der zerkleinerten Rotorblätter als Ersatzbrennstoff in der Zementindustrie könnte jedoch in vielen Fällen aus Kostengründen die bevorzugte Maßnahme darstellen.
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[1] https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/entwicklung-von-rueckbau-recyclingstandards-fuer
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