Grüne Energie

29. Nov 2021 | Erneuerbare Energien

Das Klima schützen heißt auch, umweltverträgliche Energieerzeugung fördern und die Energieversorgung möglichst effizient gestalten. Sonne und Wind liefern schon heute für Industrie und Haushalte in Deutschland große Mengen umweltfreundliche Energie. Und das ist wichtig, will man die ambitionierten Klimaschutzziele von Paris 2015 erreichen. Mehr Effizienz bei der Erzeugung erneuerbarer Energien versprechen polymere Werkstoffe.

On- und Offshore-Windkraft

Bei der Windenergie bringen immer größere Rotorblätter immer mehr Leistung. Möglich wird dies mit extrem zugfesten Kunststoff-Verbundwerkstoffen, die selbst Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 300 Kilometern pro Stunde trotzen und weder bersten noch sich verbiegen. Während heutige Rotorblätter bereits 140 bis 160 m lang sind und eine Nennleistung von 10.000 kW erreichen, rechnen Experten für die kommenden Jahre mit einer Steigerung auf über 250 m bzw. 20.000 kW.

Covestro, Goldwind und LZ Blades entwickeln das weltweit erste 64,2 Meter lange PU-Windrotorblatt

Gerade Windräder auf hoher See sind dabei extremen Umwelteinflüssen ausgesetzt und müssen besonders widerstandsfähig konstruiert sein. Spezielle Polyurethan-Systeme sind daher an verschiedenen Stellen einer Windkraftanlage Mittel der Wahl, etwa in Rotorblättern. Polyurethanharze verbessern dort die mechanischen Eigenschaften und senken die Kosten der Anlage gegenüber alternativen Lösungen.

Ökologische Pluspunkte aus der Forschung

Einem deutschen Kunststofferzeuger ist es jetzt zudem gelungen, CO₂-basiertes Polyurethan unter anderem für Dämpfer und Knickschutz einer Windkraftanlage zu entwickeln – das „Klimagas“ wird so zum Rohstoff für die Energiewende. Ein weiterer spannender Schritt: Mittlerweile können Rotorblätter komplett aus Polyurethan produziert werden, statt wie bisher in der herkömmlichen Sandwichbauweise aus einem Mix an Materialien. Womöglich ein Vorteil im Hinblick auf die spätere Wiederverwertbarkeit von Rotorblättern am Ende ihrer Nutzungszeit.

Tausendsassa-Werkstoffe

Siliconkautschuke sind weitere wichtige Helfer bei der Gewinnung sauberen Stroms. In Windkraftanlagen dichten sie Gehäuseteile ab, isolieren elektrische Leitungen, schützen empfindliche Elektronik vor Erschütterungen, Feuchtigkeit und Staub – und sorgen dafür, dass Steuerungskomponenten nicht überhitzen. Auch in der Photovoltaik machen sich Silicone nützlich. Die Rahmenkonstruktion von Solarmodulen und viele Systemkomponenten werden mit Hochleistungsdichtstoffen und Vergussmassen aus Silicon abgedichtet und fixiert. Das Material lässt sich sehr gut verarbeiten, trotzt Wind und Wetter und ist bei tropischer Hitze genauso elastisch und flexibel wie bei klirrender Kälte

Solarstrom dank hauchdünner Kunststofffolie

Apropos Photovoltaik: Strom einfach genau dort erzeugen, wo er gebraucht wird, das ermöglichen Photovoltaik-Zellen, die auf dünne Kunststoff-Trägerfolien gedruckt werden. Diese Solarstromtechnologie ist nicht nur effizient und langlebig, sondern auch besonders flexibel und anpassungsfähig. So könnten schon bald überall in der Stadt energieproduzierende Hausfassaden und Dächer stehen, die nachts leuchten. Smartphones, Tablets und Autos könnten mit dünner, Strom erzeugender Folie beklebt werden und so ihren Energiebedarf decken. Beim Deutschen Pavillon auf der EXPO 2015 in Mailand wurde diese Technologie bereits mit Erfolg angewandt.

Landschaftsebene mit Solarttrees

Organische Photovoltaik an Gebäuden

Längst ist die Integration erneuerbarer Energien in Gebäude weltweit zunehmend Pflicht. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, setzen Hersteller auf eine spannende Kombination aus gedruckter organischer Photovoltaik (OPV) und ETFE-Folien; letztere ermöglichen schon heute in vielen öffentlichen Gebäuden wie Shopping Malls, Flughäfen oder Stadien weitspannende und leichte Konstruktionen, durch die reichlich Tageslicht dringen kann.

Übliche Photovoltaikelemente waren mit diesen etablierten Membrankonstruktionen jedoch kaum kompatibel, daher brachten findige Tüftler OPV ins Spiel. In Kombination mit den ETFE-Folien sind damit leichte, ästhetisch anspruchsvolle Fassaden möglich, die Kälte und Hitze speichern und nach Bedarf abgeben können – und so helfen, den Energiebedarf in Gebäuden zu senken.