Behauptungen zur Windkraft – Entsorgung

Mülltonne mit Recycling-Logo

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Behauptung

Windräder sind nicht recycelbar. Insbesondere die Flügel lassen sich nur sehr schwer recyceln, diese sind Sondermüll und werden im Boden vergraben. Auch der Betonsockel eines Windrades kann nicht rückgebaut werden.

Diskussion

Rückbau von Windenergieanlagen

Abgebaut werden Windkraftanlagen, wenn am selben Standort eine bessere, leistungsfähigere Anlage aufgebaut werden kann (Repowering) oder die Anlage durch Sturm und Gewitter stark beschädigt wurde. Abgebaut werden Windräder aber auch, wenn die Kosten für den Betrieb zu hoch werden. Dies ist oft der Fall, wenn die Windkraftanlagen nach 20 Jahren keine Förderung nach dem EEG mehr erhalten. Allerdings werden diese Anlagen nicht mehr sofort verschrottet. Zurzeit werden die meisten Windräder, die abgebaut werden, am Second Hand Markt weiterverkauft und an anderer Stelle nochmals errichtet. Dies geschah früher oft in Ost- und Südeuropa, mittlerweile werden diese Anlagen aber auch in Regionen wie Kasachstan wiederaufgebaut und weiterbetrieben. Oftmals werden auch Teile der Gondel mit dem Maschinenhaus an WKA-Betreiber in Deutschland verkauft und dienen als Ersatzteillager. (1) (2)

Da in Zukunft mehr Altanlagen die Altersgrenze von 20 Jahren erreichen, wird die Anzahl zu entsorgender Windenergieanlagen steigen (Abbildung 1).

Rotorblattmenge
Abbildung 1: Prognostizierte Menge von zu entsorgenden Rotorblättern in Megagramm [d.h. Tonnen] (3)

Recycling

Eine Windenergieanlage besteht aus verschiedenen Materialien, für die meisten von ihnen existieren bereits Verfahren für eine umweltgerechte Entsorgung (Abbildung 2). Nur das Recycling der Verbundwerkstoffe, insbesondere der Flügel ist relativ neu. (3) Windradflügel bestehen aus GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff), der auch in Autoteilen, Flugzeugen und Sportartikeln verwendet wird, seltener auch aus CFK-haltige Verbundwerkstoffen (kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe). Bei älteren Baureihen ist ein einzelner Rotorflügel bis zu 45 Meter lang und wiegt 9 bis 12 Tonnen. Bei jüngeren Anlagen sind die Flügel noch länger und schwerer. Um sie leichter und widerstandsfähiger zu machen, werden im Rotorblattbau auch Füllstoffe wie das extrem leichte Balsaholz oder Kunststoffschaum in Sandwichbauweise verbaut und ähneln damit in Aufbau und Materialien modernen Ski. (4) (5)

Teile einer WEA
Abbildung 2: Materialien einer Windenergieanlage (4)

Anlagen, die nicht mehr verkauft werden können und dauerhaft stillgelegt sind, müssen nach dem Ende ihrer Dienstzeit entsorgt werden, wozu die Betreiber von Windenergieanlagen baurechtlich verpflichtet sind, die Kosten werden durch Rücklagen vom Anlagenbetreiber gedeckt. (6) Fracking-Firmen übrigens nicht, und die offengelassenen Bohrlöcher stellen wegen des ausströmenden Methans eine riesige Gefahr für das Klima dar. (7)

Dazu werden die Anlagen abgebaut und die Einzelteile wiederverwertet. In den Anfangszeiten des Rückbaus wurde dieser oft von kleinen, nicht sonderlich professionellen Firmen durchgeführt. Seit jedoch auch größere Windkraft-Firmen sich mit dem Thema Rückbau befassen, wird dieser sauberer, umweltfreundlicher und effizienter durchgeführt, mittlerweile gibt es auch eine DIN Norm (DIN SPEC 4866) für das Recycling von Windkraftanlagen, welche Standards für den Rückbau festlegen. (8) (9)

Das Vergraben von Windradflügeln, welches teilweise in den USA durchgeführt wird (konkret in einem Ort Namens Casper im Bundesstaat Wyoming, wo mehr als 870 Windturbinenblätter aneinandergereiht liegen) (10) ist seit 2005 in Deutschland verboten. (11)

GFK-Verbundstoffe

GFK-Flügel werden am Boden vor Ort mit einer Bandsäge oder neuerdings auch mit einer mobilen Wasserstrahllanze zerteilt, um auch das in den Rotorblättern enthaltene Balsaholz zurückzugewinnen und wiederzuverwerten. Das ist eine neue Innovation des Fraunhofer Instituts und sehr lohnenswert, denn aus einem Rotorblatt lassen sich bis zu 15 Kubikmeter Holz herauslösen. Dazu werden die zehn bis zwanzig Meter großen Rotorblattstücke in eine mobile Zerkleinerungsmaschine gepackt, die sie in etwa handtellergroße Stücke bricht. Mithilfe einer sogenannten Prallmühle gelingt es schließlich, diese Stücke in ihre einzelnen Bestandteile zu trennen. Dafür werden sie in Drehungen versetzt und mit hoher Geschwindigkeit auf Metall geschleudert. Das Balsaholz wird unter anderem zu extrem leichten Holzfaser-Dämmstoffmatten oder umweltfreundlichem Verpackungspapier weiterverarbeitet. (12)

Manchmal werden die Rotorblätter auch auf speziellen Rotorblattschrottplätzen zwischengelagert. Dort warten sie auf ihre Verschrottung oder ein Second Life im Ausland. Diese Schrottplätze dienen zugleich auch als Ersatzteillager.

Die vom Holz und anderem Füllmaterial getrennten Kunststoffe bestehen aus zwei Bestandteilen: Fasern und Harze. Wenn die Flügel in herkömmlichen Verbrennungsanlagen verbrannt werden, bleiben die Glasfasern übrig. Daher werden sie von speziellen Recyclingfirmen so zerkleinert, dass sie von der Zementindustrie als Ersatzbrennstoff genutzt werden können, deren Öfen bis zu 2000°C erreichen. Die bei der Verbrennung anfallende Asche besteht hauptsächlich aus Silizium und kann dem Zement gleich als Rohsandersatz zugesetzt werden. Damit gibt es für Glasfaserverbundstoffe europaweit erstmals ein Null-Abfall-Konzept. (4) (5)

CFK-Verbundstoffe

CFK-Flügel können allerdings nicht so einfach verbrannt werden wie Glasfaserteile. Die Karbonfasern sind zum Teil lungengängig und verstopfen die Filter in den Müllverbrennungsanlagen. Zudem können sie durch ihre elektrische Leitfähigkeit Kurzschlüsse auslösen. Deshalb werden die Karbonbauteile aus den Rotorblättern schon auf der Baustelle getrennt und zu einem der wenigen zertifizierten Entsorgungsfachbetriebe für Karbonfasern geschickt – zur CFK Valley Stade Recycling GmbH bei Hamburg. Hier werden die Karbonfasern über eine thermochemische Spaltung, den Pyrolyseprozess, zurückgewonnen und wieder in den Produktkreislauf zurückgeführt.

Auch das sogenannte Downcycling ist eine sinnvolle Option. Dabei werden die Faserwerkstoffe zu Schnipseln geschreddert, um in minderwertigen Produkten, etwa Parkbänken oder Verkleidungsteilen, wieder verarbeitet zu werden. (4)

Metalle

Die Stahlkomponenten der Anlage (beispielsweise die Türme) können vollständig recycelt werden. Dazu werden die Turmsegmente vor Ort per Gasbrenner oder Säge zerteilt und an den Schrotthandel verkauft. Aluminium liegt zumeist als Aluminiumlegierung vor, das aus rund 99,5 Prozent Aluminium besteht und weitere Elemente wie Mangan, Magnesium, Kupfer, Silicium und Zink enthält. Sortenreine Legierungsabfälle können ohne Qualitätsverlust recycelt werden, bei einer nicht sortenreinen Erfassung sind Umschmelz-Prozesse erforderlich. Anfallendes Kupfer aus Schaltreglern, Generatoren, Kabeln, Drähten oder Kontakten weist zumeist Reinqualität auf und kann ebenfalls vollständig recycelt werden.

Aktuell kaum recycelt werden die seltenen Erden Neodym und Dysprosium, die in leistungsstarken Permanentmagneten verwendet werden, welche hauptsächlich in Servo-Motoren aller Art (in großem Umfang auch in Verbrennerfahrzeugen) verwendet werden, aber auch in getriebelosen Windkraftanlagen und Elektrofahrzeugen, weswegen mit einem erhöhten Bedarf zu rechnen ist. Neodym steht als umweltschädlich in der Kritik, allerdings ist der Stoff an sich vollkommen ungiftig, die Umweltschäden entstehen bei der Förderung, welche fast vollständig in China stattfindet, das dabei nahezu keine Umweltstandards beachtet und die für die Gewinnung notwendigen giftigen Chemikalien, sowie beim Abbau entstehendes radioaktives Uran und Thorium in die Umwelt entlässt. Obwohl das Material selbst nicht selten ist, tritt vor diesem Hintergrund das Recycling in den Blick, für welches allerdings bisher in Europa keine Kapazitäten existieren, denn weil in Europa keine Förderung stattfindet und das Recycling dem Förderungsprozess ähnelt, werden ausgebaute Magnete daher meist wieder exportiert. (13) (14) (15)

Auch die in den Windkraftanlagen verbauten Transformatoren enthalten wertvolle Rohstoffe. Neben dem Gehäuse aus Aluminium, verzinktem Blech oder Edelstahl enthalten sie Kupfer- und Aluminium-Wicklungen und gewalzte Trafobleche, meist aus einer Eisen-Silizium-Legierung. Hinzu kommt Transformatorenöl – ein hochraffiniertes Mineralöl oder dünnflüssiges Silikonöl – das als gefährlicher Abfall gilt, sich aber in Raffinerien stofflich verwerten und zu Basisölen aufarbeiten lässt. Andere Altöle, Getriebeöle, Hydraulikflüssigkeiten, Fette und Schmiermittel werden einer Verwertung zugeführt. (6)

Beton

Zum Schluss wird der der Betonsockel rückgebaut. Die Demontage geschieht mit Hydraulikhammern oder bei Anlagen ab etwa 250 m³ auch durch Sprengung. Der Abbruchbeton aus Fundament und Turm wird üblicherweise in Bauschutt-Aufbereitungsanlagen zerkleinert und zu Gesteinskörnungen verarbeitet. (6)

Kapazitäten

Bisher waren die anfallenden Mengen an Abfall aus zurückgebauten Windkraftanlagen so gering, dass keinerlei Kapazitätsprobleme bestanden. Auch ist das Recycling sämtlicher Komponenten außer den Verbundwerkstoffen Stand der Technik und kein Problem. (6) Klar ist, dass mit dem Ende der Förderung für die zuerst errichteten Anlagen der Bedarf massiv steigen wird, hinsichtlich der Mengen gehen die Schätzungen aber weit auseinander, von 5000 bis 50.000 Tonnen bereits im Jahr 2021 und einem Maximalwert von 40.000 t im Jahr 2026 bzw. 73.000 t im Jahr 2038. (3) (6) Die Prognosen unterscheiden sich deshalb, weil unterschiedliche Annahmen bezüglich der Laufzeit und der maximalen Anzahl von Windenergieanlagen gibt. Diese Faktoren hängen stark von politischen Entscheidungen ab (EEG und CO2-Preis) und von der Möglichkeit des Repowerings. Aber auch in den pessimistischen Szenarien ist die Menge nicht sehr hoch, wenn man sie mit der gesamten Menge des jährlich produzierten Glasfaserkunststoffes vergleicht. So werden in Europa jährlich etwa 1141 Millionen Tonnen Verbundmaterial produziert. Den größten Teil davon produziert Deutschland mit 225.000 Tonnen. (16)

Um von diesem wachsenden Markt zu profitieren, bringen sich Immer mehr Firmen in Stellung, um diese Kapazitäten aufzubauen. (17) (18) (19) (20) (21) (22)

Die Recyclingquote von Windenergieanlagen liegt bereits heute bei über 90% (4), und durch Weiterentwicklung der Materialien werden 100% angestrebt. (23) Eine Möglichkeit ist die Herstellung der Rotorblätter aus Polyurethan. (24)

Ein weiterer Trend geht zur Erprobung von Holztürmen, die weniger teuer, weniger energieintensiv und leichter sind als Stahl und bei der Herstellung weniger CO2 produzieren. (25) (26) (27)

Bis 2040 strebt der Hersteller Vestas komplett abfallfreie Windenergieanlagen an. (28)

Fazit

Erst seit dem Ende der Förderung alter Anlagen tritt das Recycling vermehrt in den Blick – angesichts dieser Tatsache sind die Möglichkeiten und Kapazitäten bereits erstaunlich groß und es wird beständig daran gearbeitet sowohl die Möglichkeiten des Recyclings weiter zu verbessern als auch die Anlagen so zu bauen, dass sie leichter wieder entsorgt werden können.

Quellen

  1. Weidmann, Bernd. Der Nebeneffekt des Repowerings: Wohin mit den Altanlagen? Gelnhausen : wind-turbine.com, 14.12.2017. https://wind-turbine.com/magazin/ratgeber/93272/der-nebeneffekt-des-repowerings-wohin-mit-den-altanlagen.html.
  2. —. Häufig gestellte Fragen zum Zweitmarkt für Windkraftanlagen. Gelnhausen : wind-turbine.com, 20.06.2016. https://wind-turbine.com/magazin/ratgeber/44794/haeufig-gestellte-fragen-zum-zweitmarkt-fuer-windkraftanlagen.html.
  3. Elisa Seiler, Bernd Bilitewski, Jörg Woidasky. Recycling von Windkraftanlagen. Pfinztal/Dresden : Technische Universität Dresden und Fraunhofer ICT, 11.2.2011. https://www.ict.fraunhofer.de/content/dam/ict/de/documents/medien/ue/UE_klw_Poster_Recycling_von_Windkraftanlagen.pdf.
  4. BWE. Rückbau und Recycling von Windenergieanlagen. Berlin : Bundesverband Windenergie, 11.2019. https://www.wind-energie.de/fileadmin/redaktion/dokumente/publikationen-oeffentlich/themen/02-technik-und-netze/09-rueckbau/BWE-Hintergrundpapier_Recycling_von_Windenergieanlagen_-_20191115.pdf.
  5. Pluta, Werner. Was aus Windrädern wird. [Online] : golem.de, 13.12.2019. https://www.golem.de/news/abfall-was-aus-windraedern-wird-1912-145365.html.
  6. UBA. Entwicklung eines Konzepts und Maßnahmen für einen ressourcensichernden Rückbau von Windenergieanlagen. [Online] : Umweltbundesamt, 2019. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2019_10_09_texte_117-2019_uba_weacycle_mit_summary_and_abstract_170719_final_v4_pdfua_0.pdf.
  7. Lesch, Harald. Fracking-Methan – Todesstoß für das Zwei-Grad-Ziel? [Online] : ZDF Terra X, 24.10.2020. https://www.facebook.com/ZDFterraX/videos/351896806019911.
  8. Pfeiffer, Juliana. DIN-Norm regelt Demontage und Recycling von Windenergieanlagen. [Online] : Konstruktionspraxis Vogel, 20.07.2020. https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/din-norm-regelt-demontage-und-recycling-von-windenergieanlagen-a-949854/.
  9. Deutsches Institut für Normung. DIN SPEC 4866:2020-08. [Online] : Beuth, 8.2020. https://www.beuth.de/de/technische-regel/din-spec-4866/326469199.
  10. Martin, Chris. Wind Turbine Blades Can’t Be Recycled, So They’re Piling Up in Landfills. [Online] : Bloomberg Green, 5.2.2020. https://www.bloomberg.com/news/features/2020-02-05/wind-turbine-blades-can-t-be-recycled-so-they-re-piling-up-in-landfills.
  11. Wolf, Andre. Windturbinenblätter können nicht recycelt werden? Der Faktencheck! [Online] : mimikama, 2.6.2020. https://www.mimikama.at/aktuelles/windturbinenblaetter-faktencheck/.
  12. Endres, Sonja. Windräder-Recycling: Wohin mit ausgedienten Rotorblättern? . [Online] : baublatt, 3.2.2020. https://www.baublatt.ch/baupraxis/windraeder-recycling-wohin-mit-ausgedienten-rotorblaettern-29153.
  13. R Hödl, A Meixner, T. Schweiger, N Van Hal. IP – Das Netzwerk der “Seltenen Erden” am Beispiel von Neodym. [Online] : Universität Graz, 2014. http://openscienceasap.org/wp-content/uploads/2014/02/Endbericht-Neodym.pdf.
  14. UBA. Seltene Erden in Permanentmagneten . [Online] : Umweltbundesamt, 15.5.2019. https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/3521/dokumente/factsheet-magnetmaterialien_fi_barrierefrei.pdf.
  15. Wikipedia. Neodym. 2020. https://de.wikipedia.org/wiki/Neodym.
  16. Engel, Katja Maria. Wohin mit den Flügeln alter Windräder? [Online : Spektrum, 07.03.2020. https://www.spektrum.de/news/wohin-mit-den-fluegeln-alter-windraeder/1710310.
  17. ROTH International. Recycling & Verwertung von Rotorblättern. Weiden : ROTH International. https://www.roth-international.de/recycling/rotorblaetter-recycling/.
  18. Veolia. Windenergieanlagen-Recycling. Berlin : Veolia Deutschland GmbH. https://www.veolia.de/leistungen/leistungen-entsorgung/windenergieanlagen-recycling.
  19. neowa. we design waste. Lüneburg : neowa GmbH. https://www.neowa.de/.
  20. neocomp. Die nachhaltige Lösung. Bremen : neocomp GmbH. https://www.neocomp.eu/.
  21. Geocycle. Striving for a zero-waste future by closing resource cycles. Holderbank (CH) : Geocycle Ltd. https://www.geocycle.com.
  22. CFK Valley Stade Recycling. Willkommen bei der CFK Valley Stade Recycling GmbH & Co. KG. Wischhafen : CFK Valley Stade Recycling GmbH & Co. KG. https://www.cfk-recycling.de/index.php?id=5.
  23. IRT Jules Verne. ‘ZEBRA project’ launched to develop first 100% recyclable wind turbine blades. Kolding (DK) : LM Wind Power,, 23.9.2020. https://www.lmwindpower.com/en/stories-and-press/stories/news-from-lm-places/zebra-project-launched.
  24. Covestro. Goldwind und Covestro entwickeln Polyurethan-Rotorblatt. [Online] : Windmesse, 26.08.2020. https://w3.windmesse.de/windenergie/news/35333-covestro-goldwind-rotorblatt-harz-herstellung-maschine-giessen-polyurethan-lange-windkraftanlage-deutschland-china.
  25. Schmidt, Michael. Erste Holz-Windkraftanlage der Welt. [Online] : Windkraft-Journal, 23.5.2018. https://www.windkraft-journal.de/2018/05/23/erste-holz-windkraftanlage-der-welt/121992.
  26. en:former. Holz statt Stahl: Windrad-Turm im Praxistest. [Online] : en:former, 06.07.2020. https://www.en-former.com/holz-statt-stahl-windrad-turm-im-praxistest/.
  27. Kroeske, Peer-Axel. Windräder der Zukunft – Holz statt Beton? [Online] : NDR, 28.01.2020. https://www.ndr.de/nachrichten/schleswig-holstein/Windraeder-aus-Holz-leise-huebsch-und-recycelbar,windenergie596.html.
  28. Vestas. Vestas wird bis 2040 abfallfreie Windkraftanlagen produzieren. [Online] : Windkraft-Journal, 20.1.2020. https://www.windkraft-journal.de/2020/01/20/vestas-wird-bis-2040-abfallfreie-windkraftanlagen-produzieren/143987.