Die Windenergie ist essenzieller Bestandteil der Energiewende und damit Hoffnungsträger für Deutschlands Nachhaltigkeitsstrategie bis zum Jahr 2045. Doch rund ein Drittel der Windkrafträder in Deutschland haben ihre vorgesehene Nutzungsdauer bereits überschritten und stehen laut Fachagentur Wind und Energie kurz vor ihrem Abbau.
Fabian Rechsteiner ist Recycling-Experte für Verbundmaterialien am Fraunhofer IGCV, dem Forschungsinstitut für innovative Technologien in den Bereichen Gießerei, Composite und Verfahrenstechnik. In diesem Interview erläutert er, was mit den ausrangierten Anlagen passiert.
Warum werden in Deutschland viele Windenergieanlagen über ihre technische Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren betrieben?
Wir als Endverbraucher kaufen den Strom immer zu dem Preis der teuersten Stromerzeugungstechnologie (Merit-Order) ein. Aktuell ist das Gas, das mit rund 11 Cent pro Kilowattstunde zu Buche schlägt. Windenergie kann hingegen unter optimalen Bedingungen sehr günstig produziert werden. Der Preis pro Kilowattstunde liegt derzeit bei rund 4 Cent. Darum ist es für Betreiber meist rentabler, ihre Anlagen 30 Jahre und länger zu betreiben. Sie sparen sich damit aufwendige Genehmigungs- und Planungsverfahren für den Bau neuer Anlagen. Das dauert in Deutschland leider oft zwischen sechs und acht Jahre. Auch die Logistik und der Transport neuer Anlagen sind komplex. Die Bauteile sind so groß, dass ihr Transport auf den Straßen und unter Brücken Millimeterarbeit ist. Nicht selten müssen dafür Bäume gefällt werden. Das stellt Betreiber vor eine Vielzahl von Herausforderungen und hohe Kosten. Die Alternative heißt dann oft Repowering. Dabei werden alte Anlagen mit Neueren ausgetauscht. Da der Standort bleibt, ist die Genehmigung dafür auch deutlich schneller zu bekommen.
Und was passiert mit den Anlagen, die nicht mehr weiterbetrieben werden können?
Die Anlagen werden abgebaut und recycelt. Der Turm aus Stahl wird wiederverwertet und das Fundament aus Zement wird zum Beispiel im Straßenbau genutzt. Das umfasst fast 90 Prozent der Anlage. Die größte Herausforderung stellt jedoch das Rotorblatt dar. Das besteht meist aus einem bunten Materialstrauß wie faserverstärkten Kunststoffen, Holz, Schaum, Metallen und vielem mehr. Leider machen sich Hersteller noch nicht allzu viele Gedanken darüber, was am Ende mit dem Material passiert. Auch politisch ist recyclinggerechtes Konstruieren noch nicht so stark eingefordert, wie es meiner Einschätzung nach sein sollte. Das macht das Recycling auch so schwer. Abhilfe könnte ein digitaler Produktpass schaffen. Durch ihn lassen sich die Materialien, die in Rotorblättern verbaut sind, besser nachzuvollziehen. Viele Windräder sind rund 30 Jahre alt und niemand weiß mehr genau, welche Materialien damals verwendet wurden. Aktuell gibt es noch keine standardisierte Dokumentation oder ein System, das diese Informationen langfristig speichert. Wenn man die Rotorblätter recyceln will, ist es aber wichtig zu wissen, welche Materialien verwendet wurden. Das wäre ein wichtiger Schritt, um das Recycling zu optimieren. Da das bislang noch nicht der Fall ist, arbeiten wir am Fraunhofer IGCV daran, Recyclingprozesse zu entwickeln, die diese Materialien besser verwertbar machen.
Wie sehen diese Recyclingprozesse konkret aus?
Wir verwenden einen Pyrolyse-Prozess, bei dem der zerkleinerte, faserverstärkte Kunststoff unter Ausschluss von Sauerstoff erhitzt wird. Das passiert unter Stickstoffatmosphäre, damit der Kunststoff nicht verbrennt, sondern sich thermisch zersetzt. Das Ziel des Prozesses ist es, die Fasern– meist Carbon- oder Glasfasern – vom Kunststoff zu trennen. Im Anschluss versuchen wir aus der Faser wieder ein Textil zu gewinnen. Die Fasern verarbeiten wir dann nicht mehr in ihrer ursprünglichen, endlosen Form, sondern als kürzere Varianten zu einem Vlies. Eine Herausforderung liegt für uns darin, die Fasern so gerichtet wie möglich in diesem Vlies anzuordnen. Denn je zielgerichteter und gleichmäßiger die Faser, desto besser sind die Eigenschaften des Vlieses in die gerichtete Richtung und desto ähnlicher sind sie neuen Materialien, was wiederum ihren Einsatz vereinfacht. Um das zu erreichen, entwickeln wir bei uns einerseits die Recyclingprozesse und andererseits die Anwendungsprozesse und Fertigungsprozesse aus den recycelten Fasern. Wir charakterisieren und analysieren die Eigenschaften der Recyclingmaterialien und vergleichen sie mit neuen Materialien.
Was unterscheidet denn das recycelte von neuem Material?
Die recycelte Carbonfaser hat größtenteils vergleichbare Eigenschaften. Das würde ihren Einsatz zum Beispiel sehr interessant für die Automobil- oder Sportindustrie machen. Ausnahme bilden Anwendungen mit sehr hohen Anforderungen an die Struktur. In einem neuen Rotorblatt oder in der tragenden Struktur eines Flugzeuges wird man das recycelte Material daher nicht finden. Aber das ist ja auch gar nicht der Anspruch.
Wie steht es um die Forschung zum Recycling von Rotorblättern?
Die Prozesse sind schon weit entwickelt, sodass wir jetzt in die industrielle Umsetzung gehen könnten. Es gibt bereits Unternehmen, die sich in Deutschland mit Rotorblatt-Recycling beschäftigen. Das größte Problem ist jedoch, dass es noch keine ausreichende Nachfrage nach recycelten Materialien gibt. Viele Unternehmen scheuen Investitionen, weil der Markt noch unklar und unsicher ist. Politische Maßnahmen wie eine Recyclingquote wären hier sehr hilfreich, um die Nachfrage nach recyceltem Material zu steigern und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
Gäbe es einen Wiederverwendungszweck für recycelte Windkraftanlagen, über den Sie sich ganz persönlich freuen würden?
Da ich ein begeisterter Radfahrer bin, fände ich es natürlich großartig, wenn das recycelte Material in meinem Fahrrad landen würde. So würde sich nicht nur wirtschaftlich, sondern auch für mich ganz persönlich der Kreislauf schließen.
Interview: Fraunhofer IGCV
Hintergrund: Über die Recyclingfähigkeit der einzelnen Komponenten
- Türme und Fundamente sind theoretisch zwischen 85 bis 90 % recycelfähig.
Stahl, Beton und Kupfer lassen sich wiederverwerten – wie viel tatsächlich wiederverwertet werden, ist fraglich. - Gondeln sind nur teilweise recycelbar. Sie enthalten Elektronikschrott und Schwefelhexafluorid (SF6)- Gas, das bei Leckagen 24.300 mal klimaschädlicher ist als CO2.
- Rotorblätter sind bisher kaum recycelbar; ein Rotorblatt wiegt bis zu 15 Tonnen. Sie bestehen überwiegend aus faserverstärkten Kunststoffen: GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) und CFK (carbonfaserverstärkter Kunststoff). In Deutschland werden R. über die „Zementroute“ entsorgt: Zunächst werden sie zerkleinert, Metalle und Elektronik werden aussortiert. CFK müssen für die Zementroute vollständig abgetrennt werden. Anschließend wird das GFK-haltige Material mit Abfällen aus der Papierherstellung vermengt, um Stäube zu binden. Weitere Zerkleinerung und Abtrennung der CFK-Anteile folgen. Im Kalzinator des Zementwerks wird das Material verbrannt. Übrig bleiben Glasfasern in Form von Asche, die in den Zement eingebunden werden. Ein akutes Gesundheitsproblem besteht bei den CFK: Im Zuge der Zerkleinerung entstehen Stäube, die lungengängige Fasern enthalten, die – ähnlich wie Asbest – als karzinogen gelten. Bis 2040 werden in Deutschland 326.000 bis 430.000 Tonnen GFK-Abfall aus Windrädern erwartet.
- Der Abrieb der Rotorblätter-Oberflächen während des laufenden Betriebs setzt zudem Mikroplastik frei, dessen Umweltauswirkungen noch weitgehend unerforscht sind.
Laut Bundesverband der deutschen Entsorgungs-, Wasser- und Kreislaufwirtschaft e.V. (BDE) werden mehr als 90 % der Rotorblätter verbrannt oder im Ausland entsorgt. Unternehmen wie ROTH International nutzen nach eigenen Angaben Spezialverfahren für CFK/GFK; diese sind noch nicht flächendeckend verfügbar. Ein Deponieverbot in Deutschland verschärft die Lage, da Kapazitäten für die Verbrennung („thermische Verwertung“) begrenzt sind.
Neue Technologien sind z.B.:
- Vollrecycelbare Rotorblätter:
ENGIE und Vestas setzen auf thermoplastische Harze wie Elium®, die eine chemische Trennung der Materialien ermöglichen. Erste Prototypen mit 62 bis 77 m Länge sind bereits im Einsatz. - Chemisches Recycling:
Vestas entwickelt ein Verfahren, um Epoxidharze aufzulösen und Fasern zurückzugewinnen. Die Methode soll bis 2030 marktreif sein. - Upcycling-Initiativen:
Aus alten Rotorblättern entstehen Parkbänke, Fußgängerbrücken oder Lärmschutzwände, allerdings bisher nur im Nischenmaßstab.
KOMMENTAR
Das Recycling ausgedienter Windräder offenbart gravierende Schwachstellen der Klima- und Umweltpolitik: Um die anhaltend hohen CO2-Emissionen zu minimieren, setzen EntscheiderInnen kurzsichtig auf die Einführung neuer Technologien, lassen dabei aber Grundlegendes wie Recyclingfähigkeit, Kreislaufwirtschaft, Umweltverträglichkeit oder gar die generell notwendigen gesellschaftlichen Veränderungen außer acht. Folgeschäden werden, da politisch inkorrekt, ignoriert, und eine ganzheitliche Bewertung bleibt aus.
Die Abwärtsspirale bisheriger Entwicklungen und ihrer Folgeschäden lässt sich als ein sich selbst verstärkender Kreislauf beschreiben: Die Nebeneffekte vieler Technologien ziehen Probleme nach sich, die ihrerseits mit Hilfe von Technologie angegangen werden, ohne eventuelle „Nebenwirkungen“ im Blick, geschweige im Griff zu haben. Bestes Beispiel hierfür ist die Industrialisierung. Die damit verbundene, in ihrem Ausmaß bis dahin unvorstellbare Umweltverschmutzung wurde wiederum mit neuen Verfahren zur Schadstoffreduktion bekämpft, die ebenso energie- und ressourcenintensiv sind. Letztlich beschleunigt der technische Fortschritt diesen Zyklus, da Innovationen immer schneller entwickelt und eingeführt werden. Das lässt wenig Zeit für eine gründliche Folgenabschätzung und verstärkt das Risiko unvorhergesehener Konsequenzen. Hinzu kommt die wirtschaftliche Triebfeder, das Streben nach permanentem Wachstum – mit der Folge, dass natürliche Ressourcen übernutzt werden und die Umwelt weiter geschädigt wird.
Um diese Abwärtsspirale zu durchbrechen, ist ein fundamentales Umdenken erforderlich. Statt reaktiver technologischer Lösungen bedarf es eines ganzheitlichen Ansatzes, der die langfristigen Auswirkungen von Innovationen berücksichtigt und nachhaltige Entwicklung in den Vordergrund stellt: Der technische Fortschritt muss so gesteuert werden, dass er tatsächlich zu einer Verbesserung der Lebensqualität aller und des Umweltschutzes führt, anstatt immer wieder neue Probleme zu schaffen.
Das zeigt sich gerade beim Thema Windkraft. Denn nicht nur, dass keinerlei Prüfung innovativer Recyclinglösungen auf ihre Umwelt- und Klimafreundlichkeit hin erfolgt. Es fehlt sogar an gesetzlichen Vorgaben, um Recyclingquoten verbindlich zu machen. Solange aber Verfahren nicht gründlich analysiert und industriell skaliert werden, bleibt auch die Windkraft ein zweischneidiges Schwert im Kampf gegen den Klimawandel – klimafreundlich im Betrieb, aber mit erheblichen Altlasten.
