Windenergie

Die Windenergie – onshore wie offshore – ist eine tragende Säule einer resilienten europäischen und nationalen Energieversorgung. Ihr Ausbau ist entscheidend, um den weiter steigenden Strombedarf nachhaltig zu decken, die Abhängigkeit von internationalen Lieferketten zu verringern und unsere Energieversorgung weiter zu dekarbonisieren. Um den steigenden Bedarf an kostengünstiger Windenergie langfristig zu sichern, müssen Windkraftanlagen nicht nur immer leistungsfähiger, sondern auch langlebiger, wartungsfreundlicher und nachhaltiger werden. Dabei müssen die nationalen und europäischen Hersteller und Betreiber in einem internationalen Wettbewerb bestehen und mit kostengünstigen und leistungsfähigen Produkten punkten.  Das Fraunhofer IFAM unterstützt Unternehmen entlang der Wertschöpfungsketten der Windenergie mit umfassender Expertise in Werkstoffentwicklung, Fertigungstechnologie, Klebtechnik, Qualitätssicherung sowie Inspektions- und Maintanancesystemen.

 

Daten und Modelle für die Entwicklung von Windenergieanlagen

Basierend auf seinen fertigungstechnischen und materialwissenschaftlichen Kernkompetenzen unterstützt das Fraunhofer IFAM die Windbranche mit Daten und Modellen für die Auslegung von Anlagenkomponenten. Aufgrund des hohen Materialkostenanteils sind insbesondere unsere werkstofflichen und fertigungstechnischen Kompetenzen gefragt, um sowohl Kosten als auch Lebensdauer und Effizienz zu verbessern.

Rotorblätter – Faserverbundwerkstoffe:

Moderne Rotorblätter bestehen aus hochbelastbaren Faserverbundwerkstoffen mit exzellenten gewichtsspezifischen Eigenschaften. Wir entwickeln biobasierte und recyclingfähige Harzsysteme, die nicht nur hohe mechanische Eigenschaften bieten, sondern auch nachhaltig sind. Zudem führen wir Schadensanalysen durch und schulen Fachkräfte in unserem Weiterbildungszentrum für Faserverbundwerkstoffe.

Rotorblätter – Leading Edge Protection:

Das Fraunhofer IFAM entwickelt leistungsfähige Beschichtungssysteme zum Schutz der Rotorblattvorderkanten von Windenergieanlagen. Diese Anti-Erosions-Beschichtungen basieren auf widerstandsfähigen Materialien, die extremen Umwelteinflüssen wie Regen, Sand und Partikelschlag standhalten. Ziel ist es, die Lebensdauer der Rotorblätter zu verlängern, Ertragsverluste zu minimieren und Wartungsaufwände deutlich zu reduzieren.

Rotorblätter – Riblet-Beschichtungen:

Unser Institut entwickelt mikrostrukturierte Lackoberflächen mit Riblet-Technologie zur Reduktion des Strömungswiderstands und der Geräuschemissionen an Rotorblättern. Inspiriert von der Hautstruktur schneller Haie minimieren diese feinen Rillen turbulente Luftwirbel, verbessern die aerodynamische Effizienz und senken gleichzeitig den Schallpegel. Die automatisiert applizierbaren Beschichtungen steigern die Leistung und reduzieren Betriebskosten.

Rotorblätter – Klebtechnik:

Das Fraunhofer IFAM erforscht und entwickelt hochleistungsfähige Klebtechnologien für die Fertigung und Reparatur von Rotorblättern. Im Fokus stehen strukturmechanisch belastbare Klebverbindungen, die eine dauerhafte und sichere Verbindung von Faserverbundbauteilen ermöglichen. Durch optimierte Klebstoffsysteme und automatisierte Applikationsprozesse wird die Qualität gesteigert, die Fertigung effizienter gestaltet und die Lebensdauer der Komponenten erhöht.

Rotorblätter – Recycling:

Das Fraunhofer IFAM entwickelt nachhaltige Verfahren zur Rückgewinnung von Materialien aus Rotorblättern. Im Fokus steht u.a. die Mikrowellenpyrolyse, mit der glas- und kohlefaserverstärkte Kunststoffe effizient von der Matrix getrennt werden. Die gewonnenen Fasern und Pyrolyseprodukte können industriell weiterverwendet werden. So wird die Ressourceneffizienz gesteigert und ein wichtiger Beitrag zur Kreislaufwirtschaft geleistet.

 

 

Herstellung und Installation

Auch in der Fertigung und Montage liefert das Fraunhofer IFAM entscheidende Beiträge:

Trennmittelfreie Rotorblattfertigung:

Mit der Technologie PeelPLAS^© haben wir eine trennmittelfreie Lösung für die Rotorblattfertigung entwickelt. Die tiefziehfähige Trennfolie ermöglicht eine saubere Entformung, reduziert Schleifstaubbelastungen und verbessert die Lackierbarkeit – ein wichtiger Schritt für hohe Fertigungseffizienz und Fertigungsqualität sowie zur Nachhaltigkeit.

Generatoren:

Die Effizienz großer Generatoren hängt von höchster Präzision ab – insbesondere der Einhaltung minimaler Toleranzen. Wir arbeiten an mathematischen Modellen, 360°-Messverfahren im Submillimeterbereich und Hochleistungsbeschichtungen, um Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit entscheidend zu verbessern. Ergänzend bieten wir eine digitale Testumgebung, die elektrische, thermische und mechanische Belastungen kombiniert und belastbare Lebensdauerprognosen ermöglicht.

Korrosionsschutz:

Korrosion gehört zu den größten Herausforderungen, insbesondere für Offshore-Anlagen. Wir bieten innovative Schutzbeschichtungen für metallische Komponenten von Windenergieanlagen und betreiben ein nach DIN EN ISO 17025 akkreditiertes Prüflabor. Mit unserer Kombination aus Materialentwicklung, Schadensanalyse und Beratung sichern wir die Werterhaltung von Anlagen langfristig ab.

 

Betrieb und Wartung der Anlagen

Die wirtschaftliche Rentabilität von Windkraftanlagen hängt maßgeblich von einem zuverlässigen Betrieb und einer effizienten Instandhaltung ab.

Offshore Drone Campus Cuxhaven (ODCC):

Mit dem ODCC haben wir eine einzigartige Test- und Entwicklungsinfrastruktur für unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS) geschaffen. Hier ermöglichen wir die Erprobung und Weiterentwicklung von Drohnensystemen für Inspektion, Wartung und Materialtransport unter realen Offshore-Bedingungen. Forschungsschwerpunkte sind wetterresistente Drohnensysteme, die Integration von Brennstoffzellenantrieben, die Optimierung sensorischer Endeffektoren sowie die Gestaltung regulatorischer Prozesse für den Regelbetrieb.

Zustandsbasierte Instandhaltung:

Klassische, starre Wartungsintervalle verursachen hohe Betriebskosten. Durch den Einsatz von automatisierten Inspektionsmethoden – etwa Drohnen mit präziser Sensorik – sowie datenbasierten Analysen entwickeln wir Strategien für bedarfsgerechte Wartungsmaßnahmen. So werden Stillstandzeiten reduziert und Betriebskosten (OPEX) gesenkt.

Rotorblatt – Reparatur:

Das Fraunhofer IFAM entwickelt innovative Reparaturverfahren für faserverstärkte Kunststoffe, die in Rotorblättern eingesetzt werden können. Im Fokus stehen klebtechnische Lösungen und thermisch aktivierbare Polymerpatches, die eine schnelle, sichere und materialschonende Instandsetzung ermöglichen. Durch automatisierbare Prozesse und neue Materialsysteme wird die Reparatur effizienter, emissionsärmer und kostengünstiger gestaltet.

 

Leistungen und Zusammenarbeit

Wir begleiten Hersteller, Betreiber und Zulieferer mit praxisnaher Forschung und technologischer Beratung – von der Materialauswahl über Prozessentwicklung und Qualitätssicherung bis zur Betriebsoptimierung. Das Leistungsangebot umfasst Machbarkeitsstudien, Entwicklungsprojekte, Prüfdienstleistungen, Skalierungsunterstützung sowie Schulungen und Trainings.

Kontaktieren Sie uns gern.