DE102018122998A1

DE102018122998A1 - Method for providing a material from a residue of an element of a wind turbine, corresponding material and use of such a material

Info

Publication number: DE102018122998A1
Application number: DE102018122998.4A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Daum
Original assignee: RWE Generation SE
Current assignee: RWE Generation SE
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Verfahren zur Bereitstellung eines Werkstoffs, umfassend die folgenden Schritte:a) Bereitstellung eines granularen Reststoffs aus mindestens einem Element einer Windenergieanlage;b) Bereitstellen mindestens eines, Zusatzstoffes;c) Vermengen, insbesondere Vermischen des Reststoffes mit dem Zusatzstoff zum Werkstoff.A method for providing a material, comprising the following steps: a) providing a granular residue from at least one element of a wind turbine; b) providing at least one additive; c) mixing, in particular mixing the residue with the additive to the material.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Werkstoffs aus einem Reststoff eines Elements, wie beispielsweise einem Rotorblatt oder einem Maschinenhaus, einer Windenergieanlage, ein entsprechender Werkstoff und Verwendungen dieses Werkstoffs.The present invention relates to a method for providing a material from a residue of an element, such as a rotor blade or a machine house, a wind power plant, a corresponding material and uses of this material.

Windenergieanlagen werden vermehrt weltweit zur Erzeugung von regenerativer Energie eingesetzt. Windenergieanlagen werden üblicherweise mit drei Rotorblättern ausgestattet, durch deren Rotation Energie aus einer Luftströmung entnommen und durch Antreiben eines entsprechenden Generators Strom erzeugt werden kann. Dieser Rotorblätter werden aus faserverstärkten Kunststoffen, regelmäßig aus Glasfaser verstärkten Kunststoffen oder kohlenfaserverstärkten Kunststoffen gebildet.Wind turbines are increasingly used worldwide to generate regenerative energy. Wind turbines are usually equipped with three rotor blades, the rotation of which takes energy from an air flow and electricity can be generated by driving a corresponding generator. These rotor blades are made of fiber reinforced plastics, regularly made of glass fiber reinforced plastics or carbon fiber reinforced plastics.

Durch die auf die Rotorblätter wirkenden Kräfte im Betrieb verschleißen die Rotorblätter und müssen nach einer gewissen Zeit entsorgt werden. Aus dem Stand der Technik bekannt ist ein Verfahren, bei dem die entsprechenden Rotorblätter zerkleinert werden und dann als Stützbrennstoff in Verbrennungsprozessen eingesetzt werden. Jedoch haben sich die Verbrennungseigenschaften der zerkleinerten Rotorblätter als Stützbrennstoff als nicht unproblematisch erwiesen, insbesondere durch den Glasfaseranteil kommt es zu einer erhöhten Schlackenbildung und der Brennwert ist entsprechend inhomogen, was den gezielten Einsatz als Stützbrennstoff erschwert. Weiterhin wird als bekannt angenommen, die zerkleinerten Rotorblätter als Zuschlagstoff bei der Betonherstellung einzusetzen. Die Zerkleinerung der Rotorblätter ist energetisch aufwendig und führt zu einem hohen Verschleiß der eingesetzten Zerkleinerungswerkzeugen. Entsprechendes gilt für die Maschinenhäuser, die dann, wenn die Windenergieanlage das Ende der Nutzungsdauer erreicht hat. Dann müssen auch diese üblicherweise aus glasfaserverstärktem kunststoffausgebildeten Bauelemente entsorgt werden. Die Entsorgung der Maschinenhäuser erfolgt dabei im Wesentlichen mit den Verfahren wie oben für Rotorblätter beschrieben. Diese Entsorgungsverfahren sind mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden und sind zudem nicht umweltschonend.Due to the forces acting on the rotor blades during operation, the rotor blades wear out and have to be disposed of after a certain time. A method is known from the prior art in which the corresponding rotor blades are comminuted and then used as support fuel in combustion processes. However, the combustion properties of the shredded rotor blades as support fuel have proven to be not unproblematic, in particular due to the glass fiber content, there is increased slag formation and the calorific value is correspondingly inhomogeneous, which makes the targeted use as support fuel difficult. Furthermore, it is assumed to be known to use the shredded rotor blades as an additive in the production of concrete. The shredding of the rotor blades is energy-intensive and leads to high wear of the shredding tools used. The same applies to the machine houses, which are when the wind turbine has reached the end of its useful life. Then these, too, usually have to be disposed of from glass-fiber reinforced plastic-made components. The disposal of the machine houses is essentially carried out using the methods described above for rotor blades. These disposal methods are associated with comparatively high costs and are also not environmentally friendly.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Verbesserung der Entsorgungseffizienz von Rotorblättern von Windenergieanlagen zu erreichen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art and, in particular, of achieving an improvement in the disposal efficiency of rotor blades from wind energy plants.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die unabhängigen Ansprüche. Abhängige Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These tasks are solved by the independent claims. Dependent claims are directed to advantageous further developments. It should be pointed out that the features listed individually in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically meaningful manner and define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being shown.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitstellung eines Werkstoffs, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellung eines granularen Reststoffs aus mindestens einem Element einer Windenergieanlage;
b) Bereitstellen mindestens eines, Zusatzstoffes;
c) Vermengen, insbesondere Vermischen des Reststoffes mit dem Zusatzstoff zum Werkstoff.

The method according to the invention for providing a material, comprising the following steps:

a) provision of a granular residue from at least one element of a wind turbine;
b) providing at least one additive;
c) Mixing, in particular mixing the residue with the additive to the material.

Unter dem Begriff Windenergieanlage (oder auch Windkraftanlage) wird eine Anordnung verstanden, durch die ein Teil der Energie einer Luftströmung wie Wind in elektrische Energie umgewandelt werden kann, um sie dann in ein Stromnetz einzuspeisen oder zu speichern. Regelmäßig weisen Windenergieanlagen einen vertikal angeordneten Rotor mit mehreren, bevorzugt drei, Rotorblättern auf, die auf einem entsprechenden Mast montiert sind. Windenergieanlagen werden regelmäßig an Land (onshore), im Küstenvorfeld (near shore) oder auch im Meer (offshore) eingesetzt.The term wind power plant (or wind power plant) is understood to mean an arrangement by which part of the energy of an air flow, such as wind, can be converted into electrical energy in order to then feed it into a power grid or to store it. Wind energy plants regularly have a vertically arranged rotor with several, preferably three, rotor blades, which are mounted on a corresponding mast. Wind turbines are regularly used on land (onshore), in the coastal area (near shore) or in the sea (offshore).

Die Windenergieanlage kann einen Windnachführungsmechanismus umfassen, bei dem der Rotor optimal zur Windrichtung positioniert wird, indem beispielsweise der gesamte Rotor um die Mastachse gedreht wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine sogenannte Pitch-Verstellung ausgeführt sein, bei dem die- Rotorblätter um die Rotorblattachse verdreht werden können in Abhängigkeit von Windrichtung und -stärke.The wind energy installation can comprise a wind tracking mechanism in which the rotor is optimally positioned in relation to the wind direction, for example by rotating the entire rotor around the mast axis. As an alternative or in addition, a so-called pitch adjustment can be carried out, in which the rotor blades can be rotated about the rotor blade axis depending on the wind direction and strength.

Die Rotorblätter sind gemeinsam mit einer Nabe verbunden. Diese Nabe bildet gemeinsam mit den Rotorblättern den Rotor. Die Nabe weist regelmäßig Elemente wie beispielsweise eine Pitch-Verstellung auf, durch die die Rotorblätter relativ zur Nabe verstellbar sind. Hierdurch kann eine optimierte Stellung der Rotorblätter zur Windrichtung ermöglicht werden. Die Nabe wird durch die Rotorblätter in Rotation gesetzt und treibt dadurch eine Welle an, durch die ein Generator, beispielsweise ein Asynchrongenerator oder ein Synchrongenerator, angetrieben werden kann. Durch die entsprechende Betätigung des Generators wird elektrische Energie erzeugt, die durch entsprechende Leitungen in ein Stromnetz eingespeist oder gespeichert werden kann. Je nach Ausbildung des Stromnetzes und/oder des entsprechenden Stromspeichers wird der erzeugte Strom zunächst einer Transformation unterzogen, um so Gleichstrom oder Wechselstrom einer vorgebbaren Spannung und Frequenz zu erzeugen.The rotor blades are connected to a hub. Together with the rotor blades, this hub forms the rotor. The hub regularly has elements, such as a pitch adjustment, by means of which the rotor blades can be adjusted relative to the hub. This enables an optimized position of the rotor blades in relation to the wind direction. The hub is set in rotation by the rotor blades and thereby drives a shaft through which a generator, for example an asynchronous generator or a synchronous generator, can be driven. By actuating the generator appropriately, electrical energy is generated which can be fed into or stored in a power grid through appropriate lines. Depending on the design of the power grid and / or the Corresponding current storage, the generated current is first subjected to a transformation in order to generate direct current or alternating current of a predefinable voltage and frequency.

Rotorblätter werden bisher mit Längen von bis zu 60 m und mehr, bevorzugt mit maximal etwa 80 m Länge eingesetzt. Das Gewicht eines solchen Rotorblatts liegt regelmäßig bei 25 t und mehr. Ein Rotorblatt ist oft aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet und wird üblicherweise in Halbschalen-Sandwichbauweise mit Versteifungsräumen oder Stegen im Inneren hergestellt. Insbesondere bei relativ langen Rotorblättern kommen alternativ oder zusätzlich zu den eingelegten Glasfasern auch Kohlenstofffasern zum Einsatz. Insbesondere bei erwarteten regelmäßig hohen Windlasten wie beispielsweise im Offshorebereich kommen entsprechende Kohlenfaserverstärkte Rotorblätter zum Einsatz.Up to now, rotor blades with lengths of up to 60 m and more, preferably with a maximum length of about 80 m, have been used. The weight of such a rotor blade is regularly 25 t and more. A rotor blade is often made of glass fiber reinforced plastic and is usually manufactured in half-shell sandwich construction with stiffening spaces or webs inside. In the case of relatively long rotor blades in particular, carbon fibers are used as an alternative or in addition to the inserted glass fibers. Corresponding carbon-fiber-reinforced rotor blades are used in particular when high wind loads are expected, such as in the offshore area.

Das Rotorblatt weist eine Längsachse auf, die von der Spitze des Rotorblattes bis zu seiner Wurzel führt. Als Wurzel wird der Bereich des Rotorblatts verstanden, mit dem das Rotorblatt mit der Nabe verbunden ist. Üblicherweise weisen Rotorblätter eine gekrümmte Form auf, die sich im Betrieb durch den angreifenden Wind ändern kann. Folglich ist die entsprechende Längsachse des Rotorblatts keine gerade Achse, sondern kann entsprechend gekrümmt sein. Beispielsweise sind Ausführungen bekannt, bei denen insbesondere der im montierten Zustand außenliegende Teil des Rotors sichelförmig ausgebildet ist, was zu Vorteilen im Betrieb bei böigem Wind führt, da dadurch ein Ausweichen der Rotorblätter in Richtung von Lee erwirkt werden kann. Durch die entsprechende Verformung des Rotorblatts wird der Anströmwinkel verringert und dadurch die Windlast reduziert. Dies erlaubt einen leichteren Aufbau des Rotorblatts. Wird im Folgenden von einer Längsachse gesprochen, so handelt es sich um die entsprechende Längsachse im nicht verformten Zustand, also beispielsweise dann, wenn das entsprechende Rotorblatt nicht dem Wind ausgesetzt ist sondern bevorzugt auch demontiert betrachtet wird.The rotor blade has a longitudinal axis that leads from the tip of the rotor blade to its root. The root is understood to be the area of the rotor blade with which the rotor blade is connected to the hub. Usually, rotor blades have a curved shape that can change during operation due to the wind. Consequently, the corresponding longitudinal axis of the rotor blade is not a straight axis, but can be curved accordingly. For example, designs are known in which, in particular, the part of the rotor lying on the outside in the assembled state is crescent-shaped, which leads to advantages in operation in gusty winds, since this can cause the rotor blades to deflect in the direction of Lee. The angle of attack is reduced by the corresponding deformation of the rotor blade and the wind load is thereby reduced. This allows the rotor blade to be constructed more easily. If one speaks in the following of a longitudinal axis, then it is the corresponding longitudinal axis in the non-deformed state, that is to say, for example, when the corresponding rotor blade is not exposed to the wind but is preferably also considered dismantled.

Die Kräfte in Richtung dieser Längsachse im Betrieb oder auch statische Kräfte werden durch die entsprechenden Glas- und/oder Kohlenstofffasern aufgenommen. Regelmäßig wird auch Holz wie beispielsweise Balsaholz zum Aufbau des Rotorblatts im Rahmen der Sandwichbauweise eingesetzt.The forces in the direction of this longitudinal axis during operation or also static forces are absorbed by the corresponding glass and / or carbon fibers. Wood, such as balsa wood, is also regularly used to build up the rotor blade as part of the sandwich construction.

Ein entsprechendes Rotorblatt ist insbesondere so ausgeführt, dass an seiner Wurzel, also dem Teil der im montierten Zustand mit der Nabe verbunden ist, ein Hohlraum ausgebildet ist, während die Spitze des Rotorblatts aus Vollmaterial ausgebildet ist. Durch den Hohlraum ist ein Rotorblatt in Teilen begehbar, beispielsweise zu Wartungs- und/oder Inspektionszwecken.A corresponding rotor blade is in particular designed such that a cavity is formed at its root, that is to say the part which is connected to the hub in the assembled state, while the tip of the rotor blade is made from solid material. Parts of a rotor blade can be walked through the cavity, for example for maintenance and / or inspection purposes.

Um die Gefahr von möglichen Blitzschlägen zu reduzieren weisen viele Rotorblätter entsprechende Leiter auf, die als Blitzableiter dienen. Diese enden an der Oberfläche des Rotorblatts in entsprechenden üblicherweise punktförmigen Erhebungen, die vorteilhaft einen definierten Einschlagspunkt für Blitze bilden. Diese Leiter sind von dem Bereich der Spitze des Rotorblatts des zur Basis geführt, um so einen entsprechenden Blitzeinschlag ableiten zu können.To reduce the risk of possible lightning strikes, many rotor blades have appropriate conductors that serve as lightning conductors. These end on the surface of the rotor blade in corresponding, usually point-like elevations, which advantageously form a defined point of impact for lightning. These conductors are led from the area of the tip of the rotor blade to the base so that a corresponding lightning strike can be derived.

Ein Rotorblatt ist üblicherweise im Profil ähnlich ausgestaltet wie eine Tragfläche eines Flugzeugs. Dies bedeutet insbesondere, dass üblicherweise ein Rotorblatt im Querschnitt nicht symmetrisch ausgebildet ist. Das Rotorblatt weist im Querschnitt eine Vorderkante (welche sich in Rotationsrichtung des Rotors vorne befindet) und eine Hinterkante (welche entgegengesetzt zur Vorderkante ausgebildet ist) auf und eine Vorderkante und Hinterkante verbindende Profilsehne. Senkrecht zur Profilsehne weist das Rotorblatts eine Dicke auf, deren Maximum als Dicke des Rotorblatts bezeichnet wird.The profile of a rotor blade is usually similar to that of an aircraft wing. This means in particular that a rotor blade is usually not symmetrical in cross section. In cross section, the rotor blade has a leading edge (which is located at the front in the direction of rotation of the rotor) and a trailing edge (which is formed opposite to the leading edge) and a chord connecting a leading edge and trailing edge. Perpendicular to the chord, the rotor blade has a thickness, the maximum of which is referred to as the thickness of the rotor blade.

Unter dem Begriff Maschinenhaus (auch als Gondel bezeichnet) wird ein Bauelement verstanden, welches üblicherweise auf dem Mast der Windenergieanlage montiert wird und welches als eine Art Gehäuse ausgebildet ist, welches Elemente der Windenergieanlage wie beispielsweise einen Triebstrang, zumindest einen Teil der elektrischen Ausrüstung, eventuelle Verstellmechanismen für den Rotor und/oder die Rotorblätter, die Rotorkopflagerung, aber auch Kühlsysteme und Elektronik aufnimmt. Das Maschinenhaus ist üblicherweise aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet.The term machine house (also referred to as a nacelle) is understood to mean a component which is usually mounted on the mast of the wind energy installation and which is designed as a type of housing which possibly contains elements of the wind energy installation, such as a drive train, at least part of the electrical equipment Adjustment mechanisms for the rotor and / or the rotor blades, the rotor head bearing, but also cooling systems and electronics. The machine house is usually made of a glass fiber reinforced plastic.

Unter dem Begriff Vermengen wird dabei ein Durchmengen der entsprechenden Stoffe verstanden, während der Begriff Vermischen ein Vermengen der Stoffe mit dem Ziel einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der zu vermischenden Stoffe verstanden wird. Unter dem Begriff Vermengen wird insbesondere auch verstanden, mindestens einen flüssigen Zusatzstoff in den Reststoff und gegebenenfalls mindestens einen weiteren Zusatzstoff beziehungsweise zwischen den Granuli vorliegende Hohlräume oder Poren einzubringen, beispielweise unter Druck oder unter Anlegen einer Kraft wie beispielsweise einer Zentrifugalkraft.The term mixing is understood to mean an intermixing of the corresponding substances, while the term mixing is understood to mean a mixing of the substances with the aim of distributing the substances to be mixed as evenly as possible. The term blending is also understood in particular to include at least one liquid additive in the residual material and optionally at least one further additive or voids or pores present between the granules, for example under pressure or with the application of a force such as a centrifugal force.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der der Reststoff und ein erster (duroplastischer) Zusatzstoff granular in eine Form gebracht, vorzugsweise verdichtet bis zu einer vorgebbaren Enddichte und/oder Endporosität, worauf anschließend ein zweiter (thermoplastischer) Zusatzstoff in flüssiger, geschmolzener Form in die Poren eingebracht wird, beispielsweise eingedrückt wird. Bevorzugt wird hierbei die Form temperiert, insbesondere vorgewärmt und gegebenenfalls nach Einbringen des zweiten Zusatzstoffs gekühlt.A particularly preferred embodiment is one in which the residual material and a first (thermosetting) additive are granulated into a shape, preferably compacted to a predefinable final density and / or end porosity, whereupon a second (thermoplastic) additive in liquid, molten form is then introduced into the mold Pores is introduced, for example, is pressed. The mold is preferably tempered, in particular preheated and optionally cooled after introducing the second additive.

Der Vermengungs- beziehungsweise Vermischungsvorgang wird dabei auf die Aggregatzustände des Reststoffs und des mindestens einen Zusatzstoffs abgestellt, so dass beispielsweise üblicherweise die Vermischung eines granularen Reststoffs mit einem granularen Zusatzstoffs eine längere Mischzeit erfordert als die Vermischung oder Vermengung des Reststoffs mit einem flüssigen oder gasförmigem Zusatzstoff. Die Vermischung kann auch temperaturgeführt erfolgen, in dem z. B. beim Vermischen eine Erhitzung, gegebenenfalls bis zum Aufschmelzen, des Reststoffs, des mindestens einen Zusatzstoffs, der Mischung dieser Stoffe und/oder des Werkstoffs erfolgt. Insbesondere bei möglichen exothermen Reaktionen des Reststoffes mit mindestens einem Zusatzstoff kann alternativ oder auch zusätzlich eine Kühlung des Reststoffs, des mindestens einen Zusatzstoffes, der Mischung dieser Stoffe und/oder des Werkstoffs erfolgen.The blending or mixing process is based on the physical states of the residue and the at least one additive, so that, for example, the mixing of a granular residue with a granular additive usually requires a longer mixing time than the mixing or mixing of the residue with a liquid or gaseous additive. The mixing can also be temperature-controlled, in which, for. B. heating during mixing, optionally until melting, the residue, the at least one additive, the mixture of these substances and / or the material. In particular, in the event of possible exothermic reactions of the residue with at least one additive, alternatively or additionally, the residue, the at least one additive, the mixture of these substances and / or the material can be cooled.

Die Bereitstellung des Reststoffs kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So ist es möglich, Teile des Elements der Windenergieanlage, die nicht einer anderen Verwendung zugeführt werden können, zu einem Reststoff zu zerkleinern, beispielsweise zu zermahlen, es ist aber alternativ oder zusätzlich auch möglich, Reststoffe, die beispielsweise bei der Zerlegung von Rotorblättern oder einem Maschinenhaus anfallen, zu sammeln und als Reststoff in diesem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen. Der Reststoff wird insbesondere granular mit einem Volumen der einzelnen Granuli von weniger als 10 cm³ [Kubikzentimeter] eingesetzt. Beispielsweise können Größen der Granuli von maximal 5 cm [Zentimeter] × 2 cm × 1 cm, beispielsweise durch Bereitstellung eines entsprechenden Siebes, oder auch 6 cm × 4 cm × 0,4 cm oder 6 cm × 8 cm × 0,2 cm, jeweils durch entsprechende Siebungen, in Schritt a) bereitgestellt werden. Ein entsprechender Sieb- oder Klassiervorgang ist vorteilhafter Weise Schritt a) vorgelagert oder Teil von Schritt a).The residue can be made available in different ways. Thus, it is possible to comminute parts of the element of the wind energy installation, which cannot be used for any other purpose, to a residual material, for example to grind it, but it is alternatively or additionally also possible to remove residual materials, for example in the disassembly of rotor blades or a Machine house accumulate and collect and use as a residue in this inventive method. The residue is used in particular in granular form with a volume of the individual granules of less than 10 cm ³ [cubic centimeters]. For example, sizes of the granules of at most 5 cm [centimeters] × 2 cm × 1 cm, for example by providing a suitable sieve, or also 6 cm × 4 cm × 0.4 cm or 6 cm × 8 cm × 0.2 cm, in each case by appropriate screenings, in step a). A corresponding screening or classification process is advantageously upstream of step a) or part of step a).

Die Bereitstellung des Zusatzstoffes erfolgt insbesondere granular mit einem Volumen der einzelnen Granuli von weniger als 100 mm³ [Kubikmillimeter]. Beispielsweise können Granuli eines Durchmessers von 4 mm [Millimeter] bei einer Länge von 8 mm eingesetzt werden.The additive is made available in granular form in particular with a volume of the individual granules of less than 100 mm ³ [cubic millimeters]. For example, granules with a diameter of 4 mm [millimeters] and a length of 8 mm can be used.

Durch die Verwendung des Reststoffs zur Herstellung eines Werkstoffs kann die Entsorgungseffizienz bei der Entsorgung von Elementen von Windenergieanlagen signifikant verbessert werden. Aus den Reststoffen der Elemente der Windenergieanlagen können so ein Werkstoff und aus diesem neue Bauteile hergestellt werden, sodass die Reststoffe der Elemente der Windenergieanlage einer weiteren Verwendung zugeführt werden können. Auf eine Verbrennung mit den bekannten Nachteilen kann damit verzichtet werden.By using the residual material to produce a material, the disposal efficiency in the disposal of elements of wind energy plants can be significantly improved. A material and new components can be produced from the residual materials of the elements of the wind power plants, so that the residual materials of the elements of the wind power plant can be used for further use. Combustion with the known disadvantages can thus be dispensed with.

Unter einem Element einer Windenergieanlage wird insbesondere ein Rotorblatt, ein Maschinenhaus, eine Nabe oder ein glasfaserverstärktes Maschinenteil verstanden, beispielsweise zumindest Teile eines Lüftergehäuses, von Kanälen, Verkleidungen und ähnlichem verstanden.An element of a wind power installation is understood in particular to mean a rotor blade, a machine house, a hub or a glass-fiber-reinforced machine part, for example at least parts of a fan housing, of ducts, claddings and the like.

Bei der Entsorgung von Windenergieanlagen sorgen insbesondere die zu entsorgenden Rotorblätter für ein hohes Aufkommen von zu entsorgenden faserverstärkten Kunststoffen. Durch die Herstellung von Werkstoff aus den entsprechenden Reststoffen können insbesondere die Rotorblätter einfach entsorgt werden und so auf vorteilhafte Weise eine Verbesserung der Entsorgungseffizienz erreicht werden.When wind energy plants are disposed of, the rotor blades to be disposed of in particular ensure a high volume of fiber-reinforced plastics to be disposed of. By producing material from the corresponding residues, in particular the rotor blades can be easily disposed of and an improvement in the disposal efficiency can thus be achieved in an advantageous manner.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens einer der folgenden Stoffe oberflächenaktiviert:

A) der Reststoff;
B) der Zusatzstoff; und
C) der Werkstoff.

According to an advantageous embodiment, at least one of the following substances is surface-activated:

A) the residue;
B) the additive; and
C) the material.

Hierbei kann die Aktivierung der Oberfläche einerseits chemisch erfolgen, beispielsweise durch eine Fluorierung aus der Gasphase, andererseits durch Bestrahlung beispielweise mit ultraviolettem Licht und/oder durch eine Plasmabehandlung oder eine Behandlung mit einer Coronaentladung. Durch die Oberflächenbehandlung kann eine vorteilhafte Oberflächenstruktur, beispielsweise im Hinblick auf eine Benetzbarkeit oder Verarbeitbarkeit erreicht werden, die die Herstellung des Werkstoffs und/oder die weitere Verarbeitung erleichtert.The surface can be activated chemically on the one hand, for example by fluorination from the gas phase, on the other hand by irradiation, for example with ultraviolet light and / or by a plasma treatment or a treatment with a corona discharge. The surface treatment can achieve an advantageous surface structure, for example with regard to wettability or processability, which facilitates the production of the material and / or further processing.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens ein Zusatzstoff granular bereitgestellt.According to an advantageous embodiment, at least one additive is provided in granular form.

So lässt sich bevorzugt der Werkstoff durch Mischen des granularen Reststoffs mit dem mindestens einen granularen Zusatzstoff und eine anschließende Behandlung herstellen. Die Behandlung kann dabei einerseits ein Aufschmelzen umfassen der Mischung umfassen und andererseits das Zugeben eines weiteren, insbesondere flüssigen und/oder aufgeschmolzenen Zusatzstoffes, durch den der Reststoff und der mindestens eine Zusatzstoff fixiert werden.Thus, the material can preferably be produced by mixing the granular residue with the at least one granular additive and then treating it. The treatment can comprise, on the one hand, melting the mixture and, on the other hand, adding a further, in particular liquid and / or melted, additive by means of which the residual material and the at least one additive are fixed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Werkstoff zumindest teilweise aufgeschmolzen.According to an advantageous embodiment, the material is at least partially melted.

So kann beispielsweise durch Extrudieren oder Spritzgießen ein Bauteil aus dem Werkstoff hergestellt werden. For example, a component can be produced from the material by extrusion or injection molding.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mindestens ein Zusatzstoff in flüssiger, insbesondere aufgeschmolzener, Form bereitgestellt.According to an advantageous embodiment, at least one additive is provided in liquid, in particular melted, form.

Durch Pressen des Zusatzstoffes in den Reststoff, der gegebenenfalls noch mit einem weiteren granularen, insbesondere duroplastischen, Zusatzstoff vermengt wurde, kann so ein Bauteil hergestellt werden. Der in flüssiger oder aufgeschmolzener Form bereitgestellte Zusatzstoff ist dabei insbesondere thermoplastisch.A component can be produced by pressing the additive into the residual material, which may have been mixed with another granular, in particular thermoset, additive. The additive provided in liquid or molten form is in particular thermoplastic.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Element aus einer Gruppe umfassend mindestens eines der folgenden Bauteile ausgewählt:

i) einem Rotorblatt;
ii) einem Maschinengehäuse;
iii) einer Nabe; und
iv) Maschinenteilen aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

According to an advantageous embodiment, the element is selected from a group comprising at least one of the following components:

i) a rotor blade;
ii) a machine housing;
iii) a hub; and
iv) machine parts made of glass fiber reinforced plastic.

Bevorzugt werden dabei Elemente aus glasfaserverstärktem Kunststoff genutzt.Elements made of glass fiber reinforced plastic are preferably used.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der der mindestens eine Zusatzstoff ein elastomeres Material umfasst.An embodiment is preferred in which the at least one additive comprises an elastomeric material.

Unter dem Begriff in elastomeres Material wird ein formfester, aber elastisch verformbarer Kunststoff verstanden. Das elastomere Material kann somit durch Zug- und Druckbelastung elastisch verformt werden, um nach Entlastung wieder in seine ursprüngliche Form zurück zu kehren. Durch den Zusatz eines elastomeren Zusatzstoffes können aus dem Werkstoff Bauteile erstellt werden, die eine Vielzahl von Anforderungen und Funktionen erfüllen.The term in elastomeric material is understood to mean a dimensionally stable but elastically deformable plastic. The elastomeric material can thus be elastically deformed by tensile and compressive loads in order to return to its original shape after relief. By adding an elastomeric additive, components can be created from the material that fulfill a multitude of requirements and functions.

Bevorzugt umfasst das elastomere Material ein thermoplastisches Material.The elastomeric material preferably comprises a thermoplastic material.

Unter dem Begriff thermoplastisches Material wird ein Material verstanden, welches sich bei Raumtemperatur vergleichbar zu klassischen Elastomeren verhält, sich jedoch im erwärmten Zustand plastisch verformen lässt. Ein thermoplastisches Material lässt sich nach Erhitzung einfach umformen, insbesondere gießen, spritzgießen oder extrudieren. Weiterhin haben thermoplastische Materialien den Vorteil, dass sie schweißbar sind, also das durch eine Schweißverbindung eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden kann. Durch den Einsatz von thermoplastischen Materialien als zumindest einen der Zusatzstoffe lassen sich bei geeigneten Zusammensetzungen von Reststoff und Zusatzstoff(en) Werkstoffe erstellen, die nach üblichen Verfahren umformbar sind, sodass sich aus dem entsprechenden Werkstoff eine Vielzahl von Bauteilen auf einfache Art und Weise herstellen lässt.The term thermoplastic material is understood to mean a material which behaves at room temperature comparable to classic elastomers, but which can be plastically deformed in the heated state. A thermoplastic material can be easily reshaped after heating, in particular molding, injection molding or extrusion. Furthermore, thermoplastic materials have the advantage that they can be welded, that is to say that a cohesive connection can be produced by a welded connection. By using thermoplastic materials as at least one of the additives, suitable compositions of residual material and additive (s) can be used to produce materials which can be formed by customary processes, so that a large number of components can be easily produced from the corresponding material .

Bei entsprechender Bereitstellung von Reststoff und mindestens einem Zusatzstoff kann dabei ein Werkstoff erreicht werden, der ebenfalls thermoplastische Eigenschaften aufweist und somit ein thermoplastisches Material darstellt.With appropriate provision of residual material and at least one additive, a material can be achieved which also has thermoplastic properties and thus represents a thermoplastic material.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das elastomere Material mindestens einen der folgenden Stoffe umfasst:

A) Thermoplastische Copolyamide;
B) Thermoplastische Polyestelastomere;
C) thermoplastische Copolyester;
D) Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis;
E) Styrol-Blockcopolymere;
F) Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis;
G) Thermoplastische Vulkanisate;
H) Polypropylen.
I) Polyethylen.

An embodiment is preferred in which the elastomeric material comprises at least one of the following substances:

A) Thermoplastic copolyamides;
B) Thermoplastic polyester elastomers;
C) thermoplastic copolyester;
D) thermoplastic elastomers based on olefins;
E) styrene block copolymers;
F) Urethane-based thermoplastic elastomers;
G) thermoplastic vulcanizates;
H) polypropylene.
I) polyethylene.

Bevorzugt werden als Zusatzstoff Stoffe eingesetzt, die aus der Kreislaufwirtschaft (Recycling) typenrein und, bevorzugt, farblich sortiert erhalten werden können. Der mindestens eine Zusatzstoff wird dabei insbesondere unter Berücksichtigung seines Schmelzpunkts und seiner Fließfähigkeit ausgewählt und seine Menge so eingesetzt, dass ein Werkstoff erhalten wird, der vorgegebene Spezifikationen in Bezug auf seine Verarbeitbarkeit, insbesondere im Hinblick auf Extrusion, Guss, Spritzguss, Schleuderguss und andere Herstellungsverfahren einhält. Weiterhin kann der mindestens eine Zusatzstoff im Hinblick auf eine spätere Aufbereitung des Materials gewählt werden, so dass beispielsweise eine thermische Trennung des Materials möglich ist. Polyethylen ist ein bevorzugt eingesetzter Zusatzstoff, da es aus der Kreislaufwirtschaft kostengünstig erhältlich ist und sich gut verarbeiten lässt.Substances are preferably used as additives that can be obtained from the circular economy (recycling) of type and, preferably, sorted by color. The at least one additive is selected in particular taking into account its melting point and its flowability and its amount is used in such a way that a material is obtained which meets the specified specifications with regard to its processability, in particular with regard to extrusion, casting, injection molding, centrifugal casting and other manufacturing processes complies with. Furthermore, the at least one additive can be selected with a view to later processing of the material, so that, for example, thermal separation of the material is possible. Polyethylene is a preferred additive because it can be obtained inexpensively from the circular economy and is easy to process.

Polyethylen und Polypropylen haben sich als Zusatzstoff herausgestellt, die zu einem Werkstoff führt, der auf vorteilhafte Weise einfach weiter zu verarbeiten und insbesondere umzuformen ist. In diesem Zusammenhang hat sich ein Verhältnis der Masse des eingesetzten Reststoffs zur Masse des eingesetzten Zusatzstoffes, insbesondere Polypropylens und/oder Polyethylens im Bereich von 4 bis 2 als besonders vorteilhaft herausgestellt.Polyethylene and polypropylene have proven to be additives which lead to a material which is advantageously easy to process and in particular to be shaped. In this connection, a ratio of the mass of the residue used to the mass of the additive used, in particular polypropylene and / or polyethylene, in the range from 4 to 2 has proven to be particularly advantageous.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der mindestens eine Zusatzstoff ein duroplastisches Material. According to a further preferred embodiment, the at least one additive comprises a thermosetting material.

Unter einem duroplastischen Material wird ein Kunststoff verstanden, welcher nach seiner Aushärtung durch Erwärmung nicht mehr verformt werden kann. Ein duroplastisches Material als Zusatzstoff wird insbesondere dann eingesetzt, wenn ein Werkstoff erzeugt werden soll, aus dem Bauteile hergestellt werden können, an die besondere Anforderungen insbesondere im Hinblick auf Dauerhaltbarkeit und Verformungssteifigkeit gegeben sind. Der Werkstoff kann, wenn zumindest ein duroplastischer Zusatzstoff eingesetzt wird, insbesondere einem duroplastischen Spritzgießverfahren unterzogen werden, bei dem die Formgebung bei relativ niedrigen Temperaturen erfolgt und dann nach Formgebung eine Aushärtung durch Erhitzung des entsprechenden Werkstücks auf eine Temperatur oberhalb der Aushärtetemperatur des Duroplasten erfolgt.A thermosetting material is understood to mean a plastic which, once it has hardened, can no longer be deformed by heating. A thermosetting material as an additive is used in particular when a material is to be produced from which components can be produced, which have special requirements, in particular with regard to durability and deformation rigidity. If at least one thermosetting additive is used, the material can in particular be subjected to a thermosetting injection molding process in which the shaping takes place at relatively low temperatures and then after shaping the material is cured by heating the corresponding workpiece to a temperature above the curing temperature of the thermosetting plastic.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Verfahrensführung herausgestellt, bei der in Schritt a) der Reststoff granular mit einem Volumen der einzelnen Granuli von weniger als 10 cm³ [Kubikzentimeter] bereitgestellt wird .A procedure has proven to be particularly advantageous in which in step a) the residual material is provided in granular form with a volume of the individual granules of less than 10 cm ³ [cubic centimeters].

Weiterhin hat sich eine Verfahrensführung als grundsätzlich vorteilhaft herausgestellt, bei der in Schritt b) der Zusatzstoff granular mit einem Volumen der einzelnen Granuli von weniger als 100 mm³ [Kubikmillimeter] bereitgestellt wird .Furthermore, a procedure has been found to be fundamentally advantageous in which the additive is provided in granular form in step b) with a volume of the individual granules of less than 100 mm ³ [cubic millimeters].

Bevorzugt ist eine Verfahrensführung, bei der ein Quotient aus der eingesetzten Masse an Reststoff zur eingesetzten Masse an Zusatzstoffen im Bereich von 4 bis 2 liegt.A process control is preferred in which a quotient from the mass of residual material used to the mass of additives used is in the range from 4 to 2.

Insbesondere ein Quotient im Bereich von 4 bis 2 hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da hier ein Werkstoff erhalten wird, der sich auf einfache Art und Weise weiterverarbeiten lässt. Insbesondere können so Bauteile aus dem Werkstoff auf einfache Art und Weise hergestellt werden, die dauerhaltbar sind und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten offenstehen.In particular, a quotient in the range from 4 to 2 has proven to be particularly advantageous since a material is obtained here which can be processed further in a simple manner. In particular, components can be produced from the material in a simple manner that are durable and have a wide range of possible uses.

Gemäß einer verteilten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Werkstoff zur Herstellung eines Bauteils extrudiert.According to a distributed embodiment of the method, the material is extruded to produce a component.

Insbesondere dann, wenn kein duroplastischer Zusatzstoff, sondern ein oder mehrere thermoplastische Zusatzstoffe eingesetzt werden können in vorteilhafter Weise durch Extrusion des Werkstoffes verschiedenste Bauteile erzeugt werden.Particularly when no thermoset additive, but one or more thermoplastic additives are used, a wide variety of components can advantageously be produced by extrusion of the material.

Gemäß einer weiteren alternativen Verfahrensführung wird der Werkstoff zur Herstellung eines Bauteils spritzgegossen.According to a further alternative procedure, the material is injection molded to produce a component.

Insbesondere dann, wenn ein oder mehrere duroplastisch Zusatzstoffe eingesetzt werden, ist es vorteilhaft, dass Spritzgießen bei zwei Temperaturen durchzuführen, so dass zunächst bei einer niedrigen Temperatur eine Formgebung des entsprechenden Bauteils erfolgt und dann daran anschließend das Bauteil durch Aushärten bei einer entsprechend höheren Temperatur, die insbesondere über der Härtetemperatur des duroplastischen Materials liegt, erfolgt.In particular, if one or more thermosetting additives are used, it is advantageous to carry out injection molding at two temperatures, so that the corresponding component is shaped first at a low temperature and then the component is subsequently hardened at a correspondingly higher temperature, which is in particular above the hardening temperature of the thermosetting material.

Das Spritzgießen insbesondere auch bei Verwendung von rein thermoplastischen Zusatzstoffen ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von verschiedenen Bauteilen mit unterschiedlichsten Anwendungsmöglichkeiten aus dem Werkstoff.Injection molding, particularly when using purely thermoplastic additives, enables the production of a large number of different components with a wide variety of possible uses from the material.

Weiterhin wird eine Verfahrensführung vorgeschlagen, bei der der Werkstoff zur Herstellung eines Bauteils einem Schleudergussverfahren unterzogen wird.Furthermore, a process control is proposed in which the material for producing a component is subjected to a centrifugal casting process.

Ein Schleudergussverfahren lässt sich in vorteilhafter Weise zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils einsetzen. Hierbei wird der aufgeschmolzene Werkstoff in eine rotierende Gussform eingebracht, so dass die anliegenden Zentrifugalkräfte eine Verteilung des Werkstoffs bewirken und dieser unter Abkühlung erstarrt. Vorteilhafter Weise können so beispielsweise Rohre oder allgemein runde Bauteile hergestellt werden.A centrifugal casting process can advantageously be used to produce a rotationally symmetrical component. Here, the melted material is introduced into a rotating mold, so that the centrifugal forces present distribute the material and solidify it while cooling. For example, pipes or generally round components can advantageously be produced in this way.

Weiterhin wird ein Werkstoff vorgeschlagen, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Weiterhin wird ein Bauteil vorgeschlagen, welches aus einem erfindungsgemäßen Werkstoff hergestellt ist.Furthermore, a material is proposed which is produced by the method according to the invention. Furthermore, a component is proposed which is made from a material according to the invention.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile sind auf den erfindungsgemäßen Werkstoff und das erfindungsgemäße Bauteil übertrag- und anwendbar und jeweils umgekehrt.The details and advantages disclosed for the method according to the invention are transferable and applicable to the material according to the invention and the component according to the invention and vice versa.

Bei bevorzugten Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkstoffs wird dieser zur Herstellung einer Dickschichtauskleidung verwendet.In the preferred use of a material according to the invention, this is used to produce a thick layer lining.

Insbesondere kann eine entsprechende Dickschichtauskleidung für eine Auskleidung beispielsweise von Kanälen oder ähnlichem eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine entsprechende Dickschichtauskleidung zur Verschleißreduktion aufgetragen. Weiterhin können als Dickschichtauskleidung auswechselbare Formteile hergestellt werden, die der Auskleidung anderer Bauteile aus anderen Werkstoffen z. B. aus Beton und/oder Stahl dienen.In particular, a corresponding thick-layer lining can be used for lining channels, for example, or the like. A corresponding thick-layer lining is preferably applied to reduce wear. Furthermore, interchangeable molded parts can be produced as thick-layer linings, which are used to line the lining of other components made of other materials. B. from concrete and / or steel.

Claims

Verfahren zur Bereitstellung eines Werkstoffs, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellung eines granularen Reststoffs aus mindestens einem Element einer Windenergieanlage; b) Bereitstellen mindestens eines, Zusatzstoffes; c) Vermengen, insbesondere Vermischen des Reststoffes mit dem Zusatzstoff zum Werkstoff.A method of providing a material comprising the following steps: a) provision of a granular residue from at least one element of a wind turbine; b) providing at least one additive; c) Mixing, in particular mixing the residue with the additive to the material.

Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mindestens einer der folgenden Stoffe oberflächenaktiviert wird: A) der Reststoff; B) der Zusatzstoff; und C) der Werkstoff.Procedure according to Claim 1 , in which at least one of the following substances is surface-activated: A) the residue; B) the additive; and C) the material.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Zusatzstoff granular bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which at least one additive is provided in granular form.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Werkstoff zumindest teilweise aufgeschmolzen wird.Method according to one of the preceding claims, in which the material is at least partially melted.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mindestens ein Zusatzstoff in flüssiger, insbesondere aufgeschmolzener, Form bereitgestellt wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , in which at least one additive is provided in liquid, in particular melted, form.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Element aus einer Gruppe umfassend mindestens eines der folgenden Bauteile ausgewählt ist: i) einem Rotorblatt; ii) einem Maschinengehäuse; iii) einer Nabe; und iv) Maschinenteilen aus glasfaserverstärktem Kunststoff.Method according to one of the preceding claims, in which the element is selected from a group comprising at least one of the following components: i) a rotor blade; ii) a machine housing; iii) a hub; and iv) machine parts made of glass fiber reinforced plastic.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Zusatzstoff ein elastomeres Material umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one additive comprises an elastomeric material.

Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das elastomere Material ein thermoplastisches Material umfasst.Procedure according to Claim 7 , wherein the elastomeric material comprises a thermoplastic material.

Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei dem das elastomere Material mindestens einen der folgenden Stoffe umfasst: A) Thermoplastische Copolyamide; B) Thermoplastische Polyestelastomere; C) thermoplastische Copolyester; D) Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis; E) Styrol-Blockcopolymere; F) Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis; G) Thermoplastische Vulkanisate; H) Polypropylen; und I) Polyethylen.Procedure according to one of the Claims 7 to 8th , in which the elastomeric material comprises at least one of the following substances: A) thermoplastic copolyamides; B) Thermoplastic polyester elastomers; C) thermoplastic copolyester; D) thermoplastic elastomers based on olefins; E) styrene block copolymers; F) Urethane-based thermoplastic elastomers; G) thermoplastic vulcanizates; H) polypropylene; and I) polyethylene.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Zusatzstoff ein duroplastisches Material umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one additive comprises a thermosetting material.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Reststoff in Schritt a) granular mit einem Volumen der einzelnen Granuli von weniger als 10 cm³ [Kubikzentimeter] bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the residue in step a) is provided in granular form with a volume of the individual granules of less than 10 cm ³ [cubic centimeters].

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Zusatzstoff in Schritt b) granular mit einem Volumen der einzelnen Granuli von weniger als 100 mm³ [Kubikmillimeter] bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the additive in step b) is provided in granular form with a volume of the individual granules of less than 100 mm ³ [cubic millimeters].

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem ein Quotient aus der eingesetzten Masse an Reststoff zur eingesetzten Masse an Zusatzstoffen im Bereich von 4 bis 2 liegt.Method according to one of the preceding claims, in which a quotient from the mass of residual material used to the mass of additives used is in the range from 4 to 2.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Werkstoff zur Herstellung eines Bauteils einem Schleudergussverfahren unterzogen wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 13 , in which the material for producing a component is subjected to a centrifugal casting process.

Werkstoff, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Material produced by a method according to one of the preceding claims.

Bauteil, hergestellt aus dem Werkstoff nach Anspruch 15.Component made from the material according to Claim 15 .

Verwendung eines Werkstoffs nach Anspruch 15 zur Herstellung einer Dickschi chtausklei dung.Use of a material after Claim 15 for the production of a thick layer lining.