Widerstandsfähige Beschichtungssysteme für Offshore-Rotorblätter

• Mineralische Füllstoffe verbessern die Widerstandsfähigkeit von Rotorblattbeschichtungen gegen Regenerosion deutlich
• Die gezielte Oberflächenbehandlung der Hochleistungsfüllstoffe steigert die Beständigkeit nochmals
• Kostenersparnis durch größere Wartungsintervalle

Extreme Bedingungen für Windkraftanlagen
Im Offshore-Bereich sollen Rotorblätter für Windkraftanlagen 20 Jahre Betriebsdauer ohne Beeinträchtigung überstehen. Extreme Umwelteinflüsse wie Schnee, Hagel, Regen, salziges Meerwasser, Hitze und UV-Strahlung beanspruchen die riesigen Flügel. Auf die Blattspitzen wirken Windgeschwindigkeiten von bis zu 500 km/h ein. Daher ist dieser Bereich eine besondere Schwachstelle des Rotorblattes, da die Beschichtung an dieser Stelle besonders stark durch Regenerosion abgetragen wird, so dass sich die Aerodynamik an der Blattoberfläche ändert und die Leistung abnehmen kann.

Regen beschädigt Rotoren
Bei der Regenerosion spielt die Aufprallgeschwindigkeit und die Größe der Regentropfen eine große Rolle. Die zur Quarzwerke Gruppe gehörende Division HPF The Mineral Engineers hat in Anlehnung an reale Bedingungen in einem Miniatur-Simulator Regen-Erosionstests durchgeführt. Glasfaser-verstärkte Kunststoff-Prüflinge (GFK) wurden mit einer horizontalen Umdrehungs-Geschwindigkeit von 10.000 U/min in der Zentrifuge um ihre eigene Achse gedreht. Dies entspricht bei einem 22 cm langen Stab einer Geschwindigkeit der Stabenden von 414 km/h. Gleichzeitig fand eine von oben kommende vertikale Belastung mit einem kontinuierlichen 3 mm breiten Wasserstrahl statt, um Regen zu simulieren. Das Ziel der Tests war es herauszufinden, ob der Einsatz spezieller mineralischer Hochleistungsfüllstoffe zur Langlebigkeit von Rotorblatt-Beschichtungen beitragen kann. Die Auswertung der Schadensbilder, die an den verschieden beschichteten Prüfstäben nach unterschiedlich langen Rotationszeiten in der Simulationskammer auftraten, kann sich sehen lassen: Diese zeigen anschaulich, wie abhängig die Beständigkeit der Beschichtung gegenüber Regenerosion vom eingesetzten Füllstoff ist.

Erhöhte Lebensdauer von Beschichtungssystemen für Rotorblätter
Die in der Startformulierung enthaltenen Füllstoffe Talkum und Bariumsulfat dienten im Porenfüller als Referenzfüllstoffe. Sie wurden in den Tests erfolgreich durch die Quarzmehle SIKRON^® und SILBOND^® sowie durch TREMIN^® Wollastonit und MICROSPAR^® Feldspat ersetzt. Alle getesteten Alternativen verbesserten im Vergleich zu den Referenzfüllstoffen die Beständigkeit der Prüfstäbe gegen aufprallende Regentropen deutlich. Mit MICROSPAR^® Feldspat wurde die beste Widerstandsfähigkeit erreicht. Es zeigte sich, dass eine gezielte Oberflächenbehandlung der funktionellen Füllstoffe die Beständigkeit weiter erhöhte.

Fazit: Mit verschiedenen Hochleistungsfüllstoffen ist es gelungen, widerstandsfähige Beschichtungen gegen Regenerosion zu entwickeln.