re*thinkrotor ist das CreativeLab der OX2architekten GmbH, Aachen und des Fachbereichs Architektur der Hochschule Darmstadt
rethink*rotor bündelt die Kreativität und Innovationskraft des OX2teams und die Kompetenzvielfalt und Experimentierfreude des Fachbereichs Architektur für den tiefgreifenden Wandel in der Energie- und Bauwirtschaft mit dem Ziel, Wege in eine branchenübergreifende zirkuläre Wirtschaft zu eröffnen. rethink*rotor bringt Menschen mit Fachkenntnissen in den Bereichen Architektur, Städtebau, Bauplanung, Umwelttechnik, Materialwissenschaften, Kommunikation und Grafikdesign zusammen, die die Begeisterung für eine innovationsübergreifende Zusammenarbeit teilen.
Bei rethink*rotor geht es um Anwendungsideen und konstruktive Lösungen, die die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit eines kompletten Rotorblattes bei minimaler Beeinflussung von Form und Material im Hoch- und Infrastrukturbau effizient ausschöpfen.
Anstatt schwer verwertbare Turbinenschaufeln aufwendig zu recyceln oder zur Scheinverwertung ins Ausland zu exportierten, eröffnet ihr Repurpose (Umfunktionieren) die Möglichkeit, sowohl
Verbundwerkstoffe auf Epoxidbasis als auch deren Herstellung und das darin gebundene Knowhow zu einer “Rohstoffquelle“ für eine breitere Kreislaufwirtschaft zu machen, die Branchen jenseits der Windenergie umfasst. Der Einsatz der Rotorblätter als konstruktive Bauelementen senkt den primären Rohstoffbedarf der Bauwirtschaft und treibt Optimierungsprozesse in der Herstellung von Gebäuden und Infrastrukturbauten voran.
Wind of Change für alte Rotorblätter
Windkraftanlagen liefern zwar grüne Energie, alle 20 Jahre müssen sie jedoch abgerissen werden. Die Entsorgung der Rotorblätter ist dabei teuer, toxisch und CO2-intensiv. Warum überhaupt „entsorgen“?
Das “rethink*rotor”-Team um Ina-Marie Orawiec, OX2architekten, und Marcin Orawiec, Fachbereich Architektur der Hochschule Darmstadt (h_da) hat neue, konstruktive Anwendungen der großen Flügel für die Bauwirtschaft entwickelt. Denn Rotorblätter sind korrosionsbeständig, hoch belastbar und gleichzeitig leicht und langlebig.
Die Umnutzung von Rotorblättern zu konstruktiven Bauteilen reduziert den Primärrohstoffbedarf der Bauindustrie und treibt Optimierungsprozesse in der Herstellung von Gebäuden und Infrastrukturbauten voran.
Geringfügig modifiziert können ihre herausragenden Eigenschaften ausgeschöpft werden. Schallschutzwände, Türme, Hallen- oder Stadionüberdachungen aus kompletten Windflügeln sparen Zement, Sand, Stahl, reduzieren Abfall und senken die CO₂-Emission.
Auch auf hoher See können alte Rotorblätter eingesetzt werden, zeigt das Creative Lab: Da Rotorflügel hohl und wasserdicht sind, erzeugen sie z.B. bei einer Länge von 32 Metern einen Auftrieb von 94 Tonnen. Die von rethink*rotor konstruierten “blade*pontoons” sind künstliche Inseln und dienen u.a. als Seehäfen, zur Energiegewinnung und können sogar landwirtschaftlich genutzt werden.
Windenergie
Gemäß des „Green Deal“ der EU sollen ab 2050 alle Treibhausgas-Emissionen vermieden bzw. alle nicht vermeidbaren Emissionen in geeigneten Verfahren ausgeglichen werden. Zur Erreichung dieser Klimaschutzziele ist die Transformation der Wirtschaft hin zu zirkulären Systemen (Circular Economy) notwendig. Auf die europäische Faserverbundbranche kommen in diesem Zusammenhang große Herausforderungen zu, da zugleich die Nachfrage nach diesen Leichtbaumaterialien und -konstruktionen in energieintensiven Wertschöpfungsketten wie der Windenergiebranche steigt.
Mit einem Anteil von 22% an der Bruttostromerzeugung in Deutschland ist die Windenergie ein schnell wachsender Markt, aber Windkraftanlagen müssen nach 20 Jahren abgebaut werden. Das Repowering alter Windparks soll zumindest die langwierigen Genehmigungsprozesse deutlich verkürzen. Dadurch ist zu erwarten, dass ein großer Teil des Bestandes ausgetauscht wird. Wenn in Folge dessen bis 2030 „nur“ die Hälfte der vorhandenen 28.600 Windräder ausgetauscht werden würden, müssten ca. 43.000 Rotorblätter als Abfall entsorgt werden. Das sind über 6.000 Stück pro Jahr, die zu den ca. 7.500, die in Deutschland sowieso jährlich anfallen, hinzukämen. Faserverbundwerkstoffe (FVW) lassen sich bislang nur schwer wiederverwenden oder recyceln. Verfügbare Technologien, wie Hochtemperatur-Pyrolyse oder Zerkleinerung (zur Verwendung als Füllstoff) sind entweder nicht umweltfreundlich oder wirtschaftlich unattraktiv.
Die Windenergiebranche ist daher zunehmend gezwungen, alternative Wiederverwertungsszenarien ins Auge zu fassen. Angesichts des einerseits starken Wachstums der Branche (prognostiziert werden jährliche Wachstumsraten von 5-13 %) und dem Rückbau betroffenen Windenergie-Anlagen andererseits (Ende 2020 fielen in Deutschland etwa 27.000 Anlagen aus der Förderung nach EEG) ist von großen Materialmengen auszugehen, die zurück in die Rohstoffkreisläufe geführt werden müssen. Während Kupfer, Aluminium, Stahl und Beton mithilfe bestehender Recycling-Infrastrukturen gut zu verarbeiten sind, fallen im Zuge dieses Rückbaus allein in Deutschland ab 2024 ca. 70.000-80.000 Tonnen alte Turbinenschaufeln (End-of-Life-Rotorblätter) aus GFK bzw. CFK an, die entsorgt werden müssen.
Quelle: Science Media Center (2023) Jürgen Quentin, UBA
Onshore- und Offshore-geeignete Verwendungen
OX2 Architekten
steht seit mehr als 30 Jahren für künstlerisch und konstruktiv anspruchsvolle sowie funktional ausgereifte Lösungen im Städtebau, in der Architektur und im Design.
Geschäftsführerin, Gründung
Dipl.-Ing. Architektin und Stadtplanerin
Ina-Marie Orawiec
Gründung
Dipl.-Ing. Architekt BDA
Prof. Marcin Orawiec
Wind of Change für alte Rotorblätter
Windkraftanlagen liefern zwar grüne Energie, alle 20 Jahre müssen sie jedoch abgerissen werden. Die Entsorgung der Rotorblätter ist dabei teuer, toxisch und CO2-intensiv. Warum überhaupt „entsorgen“?
Das “rethink*rotor”-Team um Ina-Marie Orawiec, OX2architekten, und Marcin Orawiec, Fachbereich Architektur der Hochschule Darmstadt (h_da) hat neue, konstruktive Anwendungen der großen Flügel für die Bauwirtschaft entwickelt. Denn Rotorblätter sind korrosionsbeständig, hoch belastbar und gleichzeitig leicht und langlebig.
Die Umnutzung von Rotorblättern zu konstruktiven Bauteilen reduziert den Primärrohstoffbedarf der Bauindustrie und treibt Optimierungsprozesse in der Herstellung von Gebäuden und Infrastrukturbauten voran.
Geringfügig modifiziert können ihre herausragenden Eigenschaften ausgeschöpft werden. Schallschutzwände, Türme, Hallen- oder Stadionüberdachungen aus kompletten Windflügeln sparen Zement, Sand, Stahl, reduzieren Abfall und senken die CO₂-Emission.
Auch auf hoher See können alte Rotorblätter eingesetzt werden, zeigt das Creative Lab: Da Rotorflügel hohl und wasserdicht sind, erzeugen sie z.B. bei einer Länge von 32 Metern einen Auftrieb von 94 Tonnen. Die von rethink*rotor konstruierten “blade*pontoons” sind künstliche Inseln und dienen u.a. als Seehäfen, zur Energiegewinnung und können sogar landwirtschaftlich genutzt werden.
Windenergie
Gemäß des „Green Deal“ der EU sollen ab 2050 alle Treibhausgas-Emissionen vermieden bzw. alle nicht vermeidbaren Emissionen in geeigneten Verfahren ausgeglichen werden. Zur Erreichung dieser Klimaschutzziele ist die Transformation der Wirtschaft hin zu zirkulären Systemen (Circular Economy) notwendig. Auf die europäische Faserverbundbranche kommen in diesem Zusammenhang große Herausforderungen zu, da zugleich die Nachfrage nach diesen Leichtbaumaterialien und -konstruktionen in energieintensiven Wertschöpfungsketten wie der Windenergiebranche steigt.
Mit einem Anteil von 22% an der Bruttostromerzeugung in Deutschland ist die Windenergie ein schnell wachsender Markt, aber Windkraftanlagen müssen nach 20 Jahren abgebaut werden. Das Repowering alter Windparks soll zumindest die langwierigen Genehmigungsprozesse deutlich verkürzen. Dadurch ist zu erwarten, dass ein großer Teil des Bestandes ausgetauscht wird. Wenn in Folge dessen bis 2030 „nur“ die Hälfte der vorhandenen 28.600 Windräder ausgetauscht werden würden, müssten ca. 43.000 Rotorblätter als Abfall entsorgt werden. Das sind über 6.000 Stück pro Jahr, die zu den ca. 7.500, die in Deutschland sowieso jährlich anfallen, hinzukämen. Faserverbundwerkstoffe (FVW) lassen sich bislang nur schwer wiederverwenden oder recyceln. Verfügbare Technologien, wie Hochtemperatur-Pyrolyse oder Zerkleinerung (zur Verwendung als Füllstoff) sind entweder nicht umweltfreundlich oder wirtschaftlich unattraktiv.
Die Windenergiebranche ist daher zunehmend gezwungen, alternative Wiederverwertungsszenarien ins Auge zu fassen. Angesichts des einerseits starken Wachstums der Branche (prognostiziert werden jährliche Wachstumsraten von 5-13 %) und dem Rückbau betroffenen Windenergie-Anlagen andererseits (Ende 2020 fielen in Deutschland etwa 27.000 Anlagen aus der Förderung nach EEG) ist von großen Materialmengen auszugehen, die zurück in die Rohstoffkreisläufe geführt werden müssen. Während Kupfer, Aluminium, Stahl und Beton mithilfe bestehender Recycling-Infrastrukturen gut zu verarbeiten sind, fallen im Zuge dieses Rückbaus allein in Deutschland ab 2024 ca. 70.000-80.000 Tonnen alte Turbinenschaufeln (End-of-Life-Rotorblätter) aus GFK bzw. CFK an, die entsorgt werden müssen.
Quelle: Science Media Center (2023) Jürgen Quentin, UBA
Bauwirtschaft
Eine enorme CO2-Einsparung bzw. CO2-Bindung lässt sich erzielen, wenn diese EoL-Rotorblätter in anderen Anwendungen weiterhin genutzt werden könnten (Repurpose). Angesichts der großen Materialvolumina kommen dafür vor allem Anwendungen im Bauwesen in Frage. Deutschland ist eines der führenden Industrieländer der Erde und daher auch Großverbraucher mineralischer Rohstoffe. Ein Großteil der jährlich in Deutschland benötigten Rohstoffe, insbesondere die Steine- und Erden-Rohstoffe, werden aus heimischen Lagerstätten gewonnen. Mehr als 70 % dieser abgebauten Rohstoffe werden für die Bauindustrie verwendet.
Gleichzeitig ist die Bauwirtschaft mit rund 229,4 Mio. t allein im Jahr 2020, Hauptverursacher (55,4 %) des Brutto-Abfallaufkommens in Deutschland.
Aus diesem Grund hat rethink*rotor mittlerweile ein breites Spektrum an neuen Anwendungen der Rotorblätter im Bausektor entwickelt. Drei ausgewählte Beispiele von vielen Gebrauchsmöglichkeiten, mit denen sich das Team von rethink*rotor beschäftigt, sind beispielsweise Industriehallen aus 30 bis 60 Turbinenschaufeln, eine Lärmschutzwand (600 Stk) oder eine schwimmende Tragstruktur für ein “Floating-Village” (2000 Stk).
Dabei soll, um aufwändige Transportwege zu minimieren, die Zweitverwendung in der Nähe des ursprünglichen Standortes der Windkraftanlage eingesetzt werden. Mitgedacht werden hierfür die Fügungen für die Komponenten, die mit Low-Tech Methoden zu realisieren sind.