UBA-Studie betrachtet Umweltaspekte des Recyclings alter Windenergieanlagen Mehr als 27.000 Onshore-Windenergieanlagen (WEA) stehen derzeit in Deutschland. Ende 2020 fallen erstmals Anlagen aus der 20-jährigen Förderung gemäß Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). In Abhängigkeit von den Bedingungen vor Ort können ältere Anlagen durch leistungsstärkere und effizientere Neuanlagen, die einen höheren Ertrag am Standort erlauben, ersetzt werden (sog. Repowering). Auch ein Weiterbetrieb von Anlagen kann in Frage kommen, wenn technisch und wirtschaftlich möglich. Voraussichtlich ist ab 2021 mit einem verstärkten Rückbau zu rechnen. Hierfür gibt es bislang wenig Erfahrung. Das Umweltbundesamt (UBA) hat deshalb in einem umfangreichen Forschungsprojekt den Stand der Technik untersucht, Recyclingmengen berechnet und die Finanzierung betrachtet. Dabei zeigt sich: Es drohen Engpässe, bei den Recyclingkapazitäten für die faserverstärkten Kunststoffe der Rotorblätter und Risiken für Mensch und Umwelt beim unsachgemäßen Rückbau. Zudem könnten die Rückstellungen der Betreiber für den Rückbau nicht ausreichen. Maria Krautzberger, Präsidentin des Umweltbundesamtes: „Bund und Länder sollten zügig Leitlinien für den Rückbau von Windenergieanlagen erarbeiten. Wir brauchen klare Vorgaben für Rückbauumfang und Rückbaumethoden, um Mensch und Umwelt zu schützen und die Materialien wertvoll zu recyceln.“ Die Rückbauprognose hat die zu erwartenden Abfallmengen beim Rückbau ab 2021 berechnet. Dabei wurde von einer durchschnittlichen Lebensdauer einer Anlage von 20 Jahren ausgegangen – und die Möglichkeit des Weiterbetriebs nicht berücksichtigt. Bei dieser Annahme werden vor allem Beton (maximal 5,5 Millionen Tonnen pro Jahr) und Stahl (knapp eine Millionen Tonnen pro Jahr) beim Rückbau anfallen, aber auch Kupfer und Aluminium. Diese Mengen sind durch die bestehende Recyclinginfrastruktur jedoch gut zu verarbeiten. Ungewissheit gibt es beim zukünftigen Recycling der Rotorblätter. Hier fallen laut Prognose vor allem ab 2024 relevante Mengen an (maximal gut 70.000 Tonnen pro Jahr). Sie sind bislang jedoch schwer zu verwerten. In Deutschland besteht bislang eine einzige Verwertungsanlage für GFK/CFK-Abfälle. Die Studie empfiehlt daher unter anderem auch zu prüfen, ob die Einführung spezifischer Elemente einer abfallwirtschaftlichen Produktverantwortung für Rotorblätter zur Schaffung zusätzlicher Verwertungskapazitäten sinnvoll sein könnte. Betreiber von WEA müssen für den Rückbau Rücklagen bilden. Die Studie hat auch die zu erwartenden Kosten für den Rückbau berechnet. Dabei zeigt sich, dass vor allem ab Mitte der zwanziger Jahre erhebliche Finanzierungslücken bevorstehen: Für das Jahr 2038 wird eine Lücke von über 300 Millionen Euro prognostiziert. Die Studie empfiehlt daher, die Berechnungsgrundlage für die Rücklagen zu überprüfen und die Rücklagen regelmäßig von einem unabhängigen Sachverständigen prüfen zu lassen, ob sie noch dem Stand der Technik und den zu erwartenden Kosten entsprechen. Die Studie untersucht auch, welche Regelungen beim Rückbau von Windenergieanlagen gelten sollten. Während eines Rückbaus haben Umwelt-, Arbeits- und Lärmschutz eine hohe Priorität. Bei der Außerbetriebnahme und der Entnahme von Betriebsflüssigkeiten und -gasen muss entsprechende Sachkunde vorliegen. Der Rückbau sollte grundsätzlich sequenziell erfolgen – Sprengungen oder Verfahren mittels Abrissbirne sind nur in Ausnahmefällen sinnvoll. Fundamente, Kabeltrassen und Wege sind möglichst vollständig rückzubauen. Bei Sägearbeiten vor Ort sollte die Staubelastung für Mensch und Umwelt durch Einhausungen sowie Auffangen von staubbelastetem Wasser minimiert werden. Die Vielzahl der unterschiedlichen Anlagenmodelle und -standorte macht es nicht möglich, ein einziges und einheitliches Konzept für den Rückbau von WEA zu erarbeiten. Die Studie empfiehlt daher Maßnahmen, welche einerseits den hohen ökologischen Standard der Branche sichern und andererseits weitgehend technologieoffen Entwicklungsmöglichkeiten bieten. Sie fasst somit Rahmenbedingungen zusammen und bietet Orientierung für die mit dem Rückbau und Recycling betrauten Betreiber, Unternehmen sowie die überwachenden Behörden.
Die Studie beinhaltet ein Konzept für das Recycling von Sportbooten, Leichtflugzeugen und bestimmten Bedarfsgegenständen in Deutschland. Sie umfasst jeweils qualitative und quantitative Produktbeschreibungen, Demontageprotokolle für unterschiedliche Produktgruppen und ein digitales Konzept, nachdem ein modularer Produktpass mit gezielten Stakeholderinformationen die Kreislaufwirtschaft begünstigt. Es wird vorgeschlagen, diesen Produktpass in der europäischen Sportbootrichtlinie (2013/53/EU) festzuschreiben. Die sachgerechte Aufbereitung fordere zudem Abfallschlüssel für Altprodukte und für Abfälle faserverstärkter Kunststoffe im europäischem Abfallverzeichnis (2001/118/EG). Veröffentlicht in Texte | 93/2023.
Der Windenergieanlagenbestand von ca. 28.000 Anlagen im Jahr 2018 ist eine wichtige Säule der Energiewende. Im deutschlandweiten Durchschnitt gewährleistet die Windenergiebranche inzwischen rund 17 % der Stromversorgung, und der weitere Ausbau ist aus ökologischen und ökonomischen Gründen ein wichtiges strategisches Ziel. Die Branche ist nach wie vor innovativ und nach einem fast dreißigjährigen Technologiewandel stehen nun auch technische und organisatorische Herausforderungen des Rückbaus von Altanlagen bevor. Die Notwendigkeit des Rückbaus, Recyclings und Repowerings wird in den nächsten Jahren deutlich steigen. Vor diesem Hintergrund werden rechtliche Rahmenbedingungen für einen Rückbau erörtert, die vorhandenen Techniken sowie der Entwicklungsbedarf dargelegt und ein Konzept der Organisationsverantwortung entwickelt. Um dabei der Vielfalt der Anlagenmodelle und Standorte gerecht zu werden, ist die enge Kooperation mit Herstellern zweckmäßig. Die konzeptionelle Herausforderung besteht in einer großen technologischen Diversität, so dass nicht ein einziges Rückbaukonzept, welches schematisch in sämtlichen Fällen angewendet wird, entwickelt werden konnte. Vielmehr wurden Maßnahmen empfohlen, welche einerseits den hohen ökologischen Standard der Branche sichern und andererseits weitgehend technologieoffen Entwicklungsmöglichkeiten bieten. Diese Empfehlungen bestehen in der Entwicklung von zwischen Bund und Ländern abgestimmten Leitlinien, Anregungen für die Standardisierung und in der Prüfung von Elementen der Produktverantwortung für die Verwertung von ausgedienten Rotorblättern. Zudem verdeutlicht die Studie, dass die Rückstellungsleistungen, welche im Rahmen der Anlagengenehmigung für den Rückbau erbracht werden, voraussichtlich nicht die vollen Kosten des Rückbaus und Recyclings decken werden. Dieser Umstand ist für Betreiber von Bedeutung und könnte als Anlass für eine Prüfung und Überarbeitung der Berechnungsgrundlagen verstanden werden. Die Studie fasst somit Rahmenbedingungen zusammen und bietet Orientierung für die mit dem Rückbau und Recycling betrauten Betreiber, Unternehmen sowie die überwachenden Behörden. Quelle: Forschungsbericht
Das Recycling von Faserverbundkunststoffen (FVK) ist technisch anspruchsvoll und bedingt die getrennte Erfassung sowie eine aufwendige Demontage. Es findet aktuell in Deutschland kaum statt. Hinzu kommt, dass die derzeitigen Abfallmengen an carbon- und glasfaserverstärkten Kunststoffabfällen (CFK und GFK-Abfälle) gering sind. Das Recycling der ressourceneffizienten Leichtbauwerkstoffe gilt als unwirtschaftlich. Die durchgeführte Marktstudie für Sportboote und Leichtflugzeuge sowie Bedarfsgegenständen aus CFK legt den Verbleib der entsprechenden Altprodukte dar und zeigt, dass die FVK-haltigen Abfälle dieser Produktgruppen sowie teilweise auch die vollständigen Produkte der hochwertigen Verwertung verloren gehen. Das ist von erheblichem ökologischem Nachteil. Eine Bündelung und ein gemeinsames Recycling dieser drei Produktgruppen mit anderen FVK haltigen Abfällen (z.B. Rotorblätter von Windenergieanlagen und bestimmte Bauprodukten) erscheint ökologisch sinnvoll und praktikabel im Sinne einer hochwertigen, schadlosen und wirtschaftlich zumutbaren Abfallverwertung. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel dieses Vorhabens, ein Kreislaufkonzept für Sportboote und Leichtflugzeuge sowie Bedarfsgegenständen aus CFK zu entwickeln. Um ein hochwertiges Recycling zu ermöglichen, müssen Bauteile aus FVK separat erfasst werden. Hierzu wurden detaillierte Handlungsanweisungen für die Trockenlegung, Demontage und Zerkleinerung von Sportbooten und Leichtflugzeugen sowie Möglichkeiten zur Sammlung und Rücknahme von CFK-haltigen Bedarfsgegenständen erarbeitet. Das Konzept schließt die systematische Wiederverwendung und Vorbereitung zur Wiederverwendung ein. Aus Sicht des Umweltschutzes kritische Punkte der Abfallverwertung wurden erkannt, beschrieben und Vorschläge für den sicheren Umgang mit Abfällen erarbeitet. Diese umfassen neben grundlegend wichtigen Empfehlungen zur Verwertung und der Nutzung digitaler Konzepte auch die Berücksichtigung politischer und organisatorischer Instrumente. Die Instrumente umfassen die Einführung von technischen Standards basierend auf den im Rahmen der Studie entwickelten Handlungsanweisungen, die Fortentwicklung bestehender Recyclingverfahren, den digitalen Produktpasses für Sportboote und freiwillige Rücknahmesysteme für CFK-haltige Bedarfsgegenstände. Eine wichtige formale Voraussetzung für die spezialisierte Verwertung ist die Einführung entsprechender Abfallschlüssel, was eine Änderung des Europäischen Abfallverzeichnisses erfordert. Quelle: Forschungsbericht
Im Baubereichen kann sich die Substitution mit biobasierten Werkstoffen positiv auf die Ressourceneffizienz auswirken. Das ist etwa der Fall, wenn Fassaden aus Biokompositen hergestellt werden, wie es im EU-Projekt BioBuild der Fall ist. Hier soll bei der Herstellung der CO2 -Ausstoß um bis zu 50 % im Vergleich zu mit hohem Energieaufwand produzierten Ziegeln oder faserverstärkten Kunststoffen reduziert werden. Das BioBuild-Projekt („High performance, economical and sustainable biocomposite building materials“) hat Biokomposite zum Ziel, die nicht durch Feuchtigkeitsaufnahme und mikrobielle Einflüsse abgebaut werden und Lebensdauern von 40 Jahren erreichen. In der ersten BioBuild-Projektphase wurden Haltbarkeit und Brandverhalten imprägnierter Gewebe aus Flachs, Jute und Hanf getestet. Auch Fügetechniken von Biokompositlaminanten untereinander sowie mit Edelstahlbefestigungen wurden entwickelt. In einem von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) geförderten Verbundprojekt wurde eine Bioschaumplatte aus Celluloseacetat (CA) für die Gebäudedämmung entwickelt. CA verfügt über vergleichbare mechanische Eigenschaften wie das weitverbreitete Dämmmaterial Polystyrol (PS), zeigt aber Unterschiede beim Erstarren und bei der Schmelzelastizität. Um ein biobasiertes Alternativmaterial zu Polystyrol bereitzustellen, wurde zunächst eine Grundrezeptur von CA mit geeigneten Weichmachern, Füllstoffen und Nukleierungsmittel entwickelt. In einem eigens aufgebauten Extruder wurden die grundsätzliche Schaumfähigkeit von CA nachgewiesen und die Verfahrensparameter optimiert. Anschließend wurden Tests auf immer größeren Extrusionsanlagen und erste Versuche zur Konfektionierung durchgeführt.
Das Projekt "WIR!: WI+R - ThermRep" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Im Verbundvorhaben soll die Thermografie als einfaches automatisierbares Verfahren zur Analyse von Schädigungen in Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) qualifiziert werden.
Das Projekt "CNT's erobern Märkte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Xperion Aerospace GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes CarboCar soll ein Werkstoffsystem geschaffen werden, das den Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden in Außenhautanwendungen ermöglicht. Gesamtziel ist die Entwicklung und Bewertung von funktionsintegrierten Bauteilen mit Class-A-Oberfläche, .Zur Ableitung von eletrischen Ladungen soll die elektrische Leitfähigkeit von Profilen für die Luftfahrt verbessert werden. 2. Arbeitsplanung In AP 1 wird xperion an der Spezifizierung der Anforderungen im Lastenheft mitarbeiten. Als Luftfahrtzulieferer kennt Xp die Anforderungen der Luftfahrtindustrie sehr genau. In AP 2 wird xperion gemeinsam mit BL die Aspekte der Halbzeugherstellung einbringen.Im Bereich der Halbzeugentwicklung (APS) wird Xp die Verarbeitung der in AP 2 entwickelten Matrixwerkstoffe zur Herstellung von Profilen untersuchen. Dabei sind vor allem die Aspekte der Imprägnierung und Konsolidierung wichtig. In AP 4 übernimmt Xp gemeinsam mit JC die Federführung. 3. Ergebnisverwertung Schätzungen der beiden führenden Luftfahrtunternehmen prognostizieren in den nächsten Jahren einen hohen Bedarf an Bauteilen, die mit automatisierten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Auf dieser Basis hat xperion die zu erwartenden Umsätze in die Ressourcenplanung eingearbeitet und damit entsprechend reagiert. Bei xperion werden Umsätze mit den derzeit verfügbaren Materialien von über 20 Mio. Euro pro Jahr erwartet. Eine weitere Umsatzsteigerung um bis zu 19 Mio. Euro pro Jahr wird durch den Einsatz von Nanopartikeln erwartet. Durch den Ersatz von Aluminiumstrukturen, die bis dahin zur Ableitung von statischen Aufladungen genutzt wurden, können weitere Märkte erschlossen werden. Der Einsatz von Erdungskabeln kann durch leitende Strukturen weiter verringert werden. Die Anwendungen bleiben nicht nur auf Profile für Stringer, die im Intervall-Heißpressverfahren hergestellt werden begrenzt, sondern können auch auf Umformtechniken und damit auf jegliche Art von Bauteilen angewendet werden.
Die Oxidierbarkeit und Korrosion von Stahl sind in der Bauindustrie ein großes Problem und schränken die Langlebigkeit von Bauwerken – speziell von Brücken – massiv ein. Glas- und Carbonbewehrungen oxidieren nicht und sind dem Stahl deshalb in Sachen Umwelteinwirkungen voraus. Folgekosten durch Sanierung oder Abriss von korrosionsgeschädigten Bauwerken werden so von vornherein vermieden. Die 2013 gegründete Firma solidian GmbH aus Albstadt mit ca. 240 Mitarbeitenden entwickelt Produkte aus Faserverbundkunststoffen für die Bauindustrie. Neben den positiven Eigenschaften des Textilbetons auf die Lebensdauer, ergeben sich auch umfangreiche Einsparungen im Materialbedarf. So können beispielsweise bis zu 80 % des Betonbedarfs bei Fassadenplatten eingespart werden. Die bessere CO2-Bilanz spiegelt sich auch in der Ver- und Entsorgung wider: Während die deutlich leichteren Platten weniger Beton benötigen und ein geringeres Transportgewicht aufweisen, kann die Textilstruktur durch neuwertige Verfahren auch wiederverwendet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: FI-IL-4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von fischerwerke GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel des Projekts FI-IL ist die Entwicklung eines sensorintegrierten und günstigen Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) zur Bestimmung der aktuell am Bauteil vorliegenden Belastungszustände, einer 'Funktionsintegrierten intelligenten Lamelle'. Die Messung der Dehnung durch einen robusten und universell einsetzbaren Sensor soll mit einer innovativen Kommunikation über ein integriertes BUS System gekoppelt werden, um die sonst hochpreisigen Sensorsystemen vorenthaltenen Features - wie zum Beispiel einer ortsaufgelösten Messung - kostengünstig in das neue Bauteil zu integrieren. In Kopplung mit einem wirtschaftlichen und ressourcenschonenden Produktionsverfahren wie der Pultrusion ergibt sich das Potential für ein günstiges Bauteil mit Funktionsintegration. Durch Einsatz der FI-IL werden durchgehend Informationen über den aktuellen Bauteilzustand generiert. Durch eine dem realen Zustand entsprechende Wartung (predictive-maintenance) können Ressourcen und damit CO2 eingespart werden. Es kommt zu keinem vorzeitigen Austausch von funktionstüchtigen Bauteilen und Defekte werden frühzeitig erkannt. Weiterhin lassen sich mit den über den gesamten Lebenszyklus des Bauteils gesammelten Informationen Schlussfolgerungen zu den aufgetretenen Lasten sammeln. Diese Informationen können zur Auslegung neuer Bauteile genutzt werden (datengetriebene Bauteilauslegung), die wiederum ein höheres Leichtbaupotential aufweisen. Durch Einsparung von Ressourcen sowohl kurz- und mittelfristig während des Betriebs, als auch langfristig durch die optimierte Auslegung neuer Bauteile werden sowohl Ressourcen entlang des gesamten Lebenszyklus eingespart, als auch die Lebensdauer signifikant verlängert und dadurch ein Beitrag zur Sicherung des Klimaschutzes und der Nachhaltigkeit geleistet. Um das Potential voll auszuschöpfen, soll die Technologie branchenübergreifend am Beispiel von drei Szenarien in den Bereichen Bauwesen, Mobilität und Energie exemplarisch umgesetzt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierte rCF-Garne für den In-Situ-Prozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wagenfelder Spinnereien GmbH durchgeführt. Verbundwerkstoffe bestehen im Allgemeinen aus zwei Komponenten: einem Matrixwerkstoff und einer Verstärkungsstruktur. Ziel der Wagenfelder Spinnereien GmbH ist die Herstellung eines Stapelfasergarns aus recyclierten Carbonfasern, das bei der In-Situ-Pultrusion in Matrixharz eingebettet wird und so das eigentliche Produkt, den Faserverbundkunststoff bildet. Dabei werden die Stabeigenschaften maßgeblich von der Qualität der Verstärkungsfasern, der Matrix und des Pultrusionsprozesses beeinflusst. Bei der Entwicklung eines Verfahrens inkl. der benötigten Werkzeuge zur Garnherstellung sollen die Anforderungen der weiteren Verarbeitung des Garns bzgl. der Prozessfähigkeit und der sich einstellenden Eigenschaften des Endproduktes berücksichtigt werden. Bei dem Spinnen des Stapelgarnes werden neben den eigentlichen recyclierten Carbonfasern Trägerfasern und Umwindefäden benötigt, deren Einfluss auf die Grenzflächenhaftung zw. Verstärkungsfaser und Matrix untersucht und bewertet werden soll. Ziel ist es den Anteil an thermoplastischen Trägerfasern und Umwindegarnen am Carbon-Stapelfasergarn zu minimieren. Feuchte, die durch die In-Situ-Pultrusion eingetragen werden kann, stört die vollständige Polymerisation, wodurch die Festigkeit der Matrix des Pultrats reduziert wird. Ein weiteres Ziel ist es daher den Eintrag von Feuchte zu minimieren. Zur Sicherstellung einer gut ausgebildeten Faser-Matrix-Grenzfläche, d. h. des Verbundes zwischen Faser und Matrix, soll eine optimale Faserschichte, wie sie für Glasfasern bereits bekannt ist, entwickelt werden. Das Schlichtesystem soll ausgewählt und evaluiert werden. Zudem soll eine Auftragstechnologie für die Schlichte entwickelt werden.