Universität Bayreuth: Preisgekrönter Werkstoff optimiert Windkraft-Anlagen
Ein neuartiger Werkstoff aus Bayreuth macht Windräder stabiler, belastbarer und effizienter. Dr.-Ing. Manuel Kempf, der das Material im Rahmen seiner ingenieurwissenschaftlichen Doktorarbeit an der Universität Bayreuth gemeinsam mit Partnern aus der Industrie entwickelt hat, ist dafür mit einem REHAU Preis Technik ausgezeichnet worden. Am 12. Mai 2017 fand am Firmensitz der REHAU Gruppe im oberfränkischen Rehau die feierliche Preisverleihung statt. Der Bayreuther Absolvent arbeitet heute für die Airbus Helicopters Deutschland GmbH am Standort Donauwörth, seine Forschungsergebnisse haben mittlerweile auch Innovationen in der Automobilindustrie beschleunigt.
Das preisgekrönte Material ist ein Hochleistungs-Faserverbundwerkstoff, der auf dem Kunstharz Polyurethan beruht. Im Vergleich mit anderen Verbundwerkstoffen auf der Basis von Harzen hält er hohen Belastungen viel besser stand. „Insbesondere Windenergie-Anlagen können von den Eigenschaften des Materials erheblich profitieren“, erklärt Kempf. „Weil man im Zuge der Energiewende einen möglichst hohen Anteil der Windenergie in elektrischen Strom umwandeln möchte, werden die Blätter von Windrädern heute ständig verlängert und ihre Flächen dadurch vergrößert. So aber steigt die Materialbelastung, und die Anlagen werden schadensanfälliger. Mit dem neuen, sehr leichten Faserverbundwerkstoff auf der Basis von Polyurethan lässt sich dieses Risiko erheblich senken und die Effizienz der Stromgewinnung steigern.“
In seiner Dissertation mit dem Thema „Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe in Rotorblättern von Windenergieanlagen“ schlägt der Bayreuther Ingenieurwissenschaftler eine Brücke von der Grundlagenforschung zu maßgeschneiderten Materialien für den Leichtbau. Die von ihm untersuchten Anwendungen von Polyurethan reichen dabei über Windkraft-Anlagen weit hinaus. „Die Chemie der Polyurethane ist wie ein Baukastensystem, mit dem man gezielt eine Vielzahl sehr leistungsstarker Verbundwerkstoffe herstellen kann“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Volker Altstädt, der an der Universität Bayreuth den Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe innehat. „Die Dissertation von Manuel Kempf hat den Vorzug, dass sie diese Entwicklungspotenziale systematisch untersucht und am Ende einen neuen Werkstoff präsentiert, der für eine Optimierung von Windenergie-Anlagen exzellent geeignet ist“, meint Prof. Altstädt, der die Arbeit wissenschaftlich betreut hat.
Die neuen Erkenntnisse sind bereits auch von der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie aufgegriffen und für Leichtbau-Anwendungen genutzt worden. Sie machen es möglich, dass das Gewicht von Bauteilen, die in Großserie gefertigt werden, um bis zu 65 Prozent verringert werden kann.
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