Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Ziel des vorliegenden Projektes bestand in einer l\u00fcckenlosen Erfassung aller deutschen (europ\u00e4i-schen) Windenergieanlagen (WEA) nach Standort, Baujahr, WEA-Typ, Komponenten, Rohstoffinhalten durch die Fa. Nefino. In Zusammenarbeit mit der Fa. Hagedorn einem norddeutschen R\u00fcckbauspezialis-ten war eine Datenbank zu entwickeln, aus der alle r\u00fcckbauspezifischen Daten, insbesondere aber auch die magnethaltigen Generatoren zu identifizieren sowie die Inhalte an SE-Magneten zu entnehmen sind. Das Ziel der Fa. Walch bestand darin, die bisher nicht erfassbaren SE-Magnete aus den WEA-Generatoren zur\u00fcckzugewinnen und einer Nutzung als Sekund\u00e4rrohstoffe zuzuf\u00fchren. Dazu war eine Zer-legetechnologie zu entwickeln, die eine zerst\u00f6rungsfreie Entnahme der SE-Magnete erlaubt. In diesen Zusammenhang waren mit wissenschaftlicher Begleitung durch das IART der TU Bergakademie der Zer-legeaufwand (Personal, Energie) und die stoffliche Zusammensetzung der WEA-Generatoren zu doku-mentieren und Einsparpotentiale abzuleiten. Dazu waren insbesondere Entmagnetisierungsuntersuchun-gen im Labor- (IART) und technischem Ma\u00dfstab (Walch) durchzuf\u00fchren. Auf Basis einer Vorzugsvariante sollten abschlie\u00dfend Ma\u00dfnahmen zur Verbesserung der Zerlegetechnologie ausgewiesen werden, mit denen eine Reduzierung des Zerlegeufwands bzw. der bisher unvermeidbaren Umweltbelastungen er-reichbar ist. Unter Ber\u00fccksichtigung einer Marktanalyse zu den SE-Magnetschrotten waren die erreichba-ren Effekte anhand einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nachzuweisen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Bearbeitung der Arbeitsschritte erfolgte in Eigenregie der Projekteilnehmer, wobei die Schwerpunkte:
\na)\tEntwicklung einer GIS-basierten WEA-Datenbank durch die Fa. Nefino GmbH,
\nb)\tOptimierung des WEA-R\u00fcckbaues und Analyse der stofflichen Zusammensetzung durch die Fa. Ha-gedorn Service GmbH,
\nc)\tGrundlagenuntersuchungen im Laborma\u00dfstab zur Entmagnetisierung der SE-Magnete, Dokumentati-on der Generatorzerlegung sowie abschlie\u00dfende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durch das IART,
\nd)\tBeschaffung und Zerlegung der magneterregten WEA-Generatoren zu marktf\u00e4higen Produkten, Ent-magnetisierungsuntersuchungen im technischen Ma\u00dfstab, Marktanalyse f\u00fcr die SE-Magnetschrotte
\ndurch die Fa. Walch Baudenbach realisiert wurden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die wichtigsten wissenschaftlich-technischen Ergebnisse des Projektes Windloop k\u00f6nnen firmenspezifisch wie folgt zusammengefasst werden: <\/p>\n
Nefino GmbH
\n? Reale R\u00fcckbaudaten der Hagedorn GmbH wurden in eine GIS-basierte Datenbank \u00fcberf\u00fchrt.
\n\t+ Erstellung von Projektsteckbriefen und Erg\u00e4nzung von PM- sowie SE-Mengen mittels Regression
\n + Erstellung einer typenspezifischen Materialmatrix auf Grundlage der Zuarbeiten von Hagedorn, Ab-sch\u00e4tzung von spezifischen Turmmaterialien und Materialgewichten mittels Interpolation.
\n? \u00dcberf\u00fchrung der Projektsteckbriefe mit SEM- und NEM-Materialien in die GIS-Datenbank, Entwicklung des WebGIS, die Prognosen wurden an Hand realer Projekte validiert und iterativ verbessert.
\n? Bewertung des Gesamtpotenzials der GIS-basierten Datenbank, Planung weiterer Schritte zur Verbesse-rung der Anwendbarkeit und Genauigkeit der Daten sowie f\u00fcr eine fl\u00e4chendeckende Nutzung des WebGIS im Rahmen von R\u00fcckbauaktivit\u00e4ten.<\/p>\n
Hagedorn Service GmbH
\n? Experteninterviews und Recherchen der WEA mit PM-Generator und zu Turmtypen von WEA (Basis Da-tenbl\u00e4tter und Experteninterviews) wurden an Nefino zur weiteren Bearbeitung \u00fcbergeben.
\n? Einsatz des durch die Nefino GmbH entwickelte WebGIS im Rahmen von R\u00fcckbau-aktivit\u00e4ten am Bei-spiel eines R\u00fcckbauprojekts. Herausstellen von Vor- und Nachteilen w\u00e4hrend der R\u00fcckbauplanung durch den Einsatz des WebGIS aus R\u00fcckbausicht.<\/p>\n
TU Bergakademie Freiberg IART
\nAusgehend von einem Vorort-Termin am Demontagestandort der Fa. Hagedorn bei Karst\u00e4dt (Perleberg) konnten durch die Projektbearbeiter wertvolle Eindr\u00fccke zum Procedere des WEA-R\u00fcckbaues gewon-nen werden. In der Folge wurden durch die Fa. Walch 3 permanentmagnet-erregte und ein elektrisch-erregter WEA-Generator am Markt beschafft und demontiert. Mit wissenschaftlicher Begleitung durch das IART konnte die Dokumentation der Demontageabl\u00e4ufe, des Demontageaufwandes und anhand der Produktmassen auch der stofflichen Zusammensetzung der WEA-Generatoren im Projektzeitraum erfolgen.
\n? Ausgehend von umfangreichen Grundlagenuntersuchungen zur Entmagnetisierung der Hochleistungs-magnete als Voraussetzung f\u00fcr eine Erfassung der SE-Magnete wurde ein Variantenvergleich auf Basis der VDI 2225 durchgef\u00fchrt, mittels dessen eine lokale Entmagnetisierung als vorteilhaft dargestellt wer-den konnte. Die Vorzugsvariante wurde der Fa. Walch als M\u00f6glichkeit zum Upscaling in den technischen Ma\u00dfstab vorgeschlagen. Die Erprobung bei der Fa. Walch mittels eines Mietger\u00e4tes erfolgte ebenfalls unter Mitwirkung des IART, wobei insbesondere die energetischen aber auch Kostenvorteile best\u00e4tigt werden konnten.
\n? Die sowohl hinsichtlich des Energieaufwandes als auch der Umweltbelastung deutlich verbesserte Vor-zugsvariante wurde abschlie\u00dfend im Rahmen einer Wirtschaftlichkeitsabsch\u00e4tzung mit der Basistechno-logie und alternativen technischen L\u00f6sungen verglichen und kritisch bewertet. Mittels dieses Werkzeugs wird die Fa. Walch in die Lage versetzt, den Demontageaufwand hinsichtlich der Personal- und Energie-kosten und die zu erwartenden Metallerl\u00f6se fundiert abzusch\u00e4tzen, so dass eine wirtschaftliche und emissionsarme R\u00fcckgewinnung der WEA-Magnete aus den Generatoren m\u00f6glich wird.<\/p>\n
Lars Walch GmbH & Co. KG
\nAusgangspunkt zur Realisierung der umfangreichen AP der Fa. Walch war, dass es trotz anf\u00e4nglicher Verz\u00f6gerungen gelang, am hart umk\u00e4mpften Schrottmarkt insgesamt 4 WEA-Generatoren (3 x perma-nentmagnet-erregt und 1 x elektrisch-erregt) zu beschaffen. Diese wurden erfolgreich zerlegt, wobei die SE-Magnete, NE-Metalle bzw. Stahl zur\u00fcckgewonnen und die Aufw\u00e4nde f\u00fcr Personal und Energie er-fasst werden konnten.
\n? Im Rahmen der Zerlegearbeiten erarbeitete die Fa. Walch eine Technologie, die sich an klassischen De-montagealgorithmen orientiert. Daraus resultierend erfolgte eine Analyse des Zusammenhanges zwi-schen Zerlegeaufwand und Generatorbaugr\u00f6\u00dfe (Masse), welche im Abschlussbericht in Diagrammform dargestellt ist.
\n? Ausgehend von den Aktivit\u00e4ten des IART (Analyse der Zerlegetechnologie, Entmagnetisierungsuntersu-chungen wurde durch die Fa. Walch eine verbesserte Zerlegekonzeption entwickelt und auf den Pilot-ma\u00dfstab \u00fcbertragen. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
\n + Anhand eines Variantenvergleiches wurde die anf\u00e4ngliche Idee einer mobilen Zerlegeeinheit zur Gene-ratordemontage am WEA-R\u00fcckbauort verworfen, weil die meisten Voraussetzungen daf\u00fcr in den Windparks nicht gegeben sind. Die aufw\u00e4ndige Zerlegung erfordert eine spezialisierte Infrastruktur, die nur an diesbez\u00fcglich beh\u00f6rdlich genehmigten Standorten betrieben werden darf.
\n + Nach der klassischen Technologie m\u00fcssen die massigen Generatorbauteile (Rotor, Stator) zun\u00e4chst mittels Plasmabrenner auf die von den E-Stahlwerken geforderten St\u00fcckmassen portioniert werden. Die Erfassung der SE-Magnete aus den verschiedenen Einbauzust\u00e4nden erfordert in jedem Fall aber eineAusgangspunkt zur Realisierung der umfangreichen AP der Fa. Walch war, dass es trotz anf\u00e4nglicher Verz\u00f6gerungen gelang, am hart umk\u00e4mpften Schrottmarkt insgesamt 4 WEA-Generatoren (3 x perma-nentmagnet-erregt und 1 x elektrisch-erregt) zu beschaffen. Diese wurden erfolgreich zerlegt, wobei die SE-Magnete, NE-Metalle bzw. Stahl zur\u00fcckgewonnen und die Aufw\u00e4nde f\u00fcr Personal und Energie er-fasst werden konnten.
\n? Im Rahmen der Zerlegearbeiten erarbeitete die Fa. Walch eine Technologie, die sich an klassischen De-montagealgorithmen orientiert. Daraus resultierend erfolgte eine Analyse des Zusammenhanges zwi-schen Zerlegeaufwand und Generatorbaugr\u00f6\u00dfe (Masse), welche im Abschlussbericht in Diagrammform dargestellt ist.
\n? Ausgehend von den Aktivit\u00e4ten des IART (Analyse der Zerlegetechnologie, Entmagnetisierungsuntersu-chungen wurde durch die Fa. Walch eine verbesserte Zerlegekonzeption entwickelt und auf den Pilot-ma\u00dfstab \u00fcbertragen. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
\n + Anhand eines Variantenvergleiches wurde die anf\u00e4ngliche Idee einer mobilen Zerlegeeinheit zur Gene-ratordemontage am WEA-R\u00fcckbauort verworfen, weil die meisten Voraussetzungen daf\u00fcr in den Windparks nicht gegeben sind. Die aufw\u00e4ndige Zerlegung erfordert eine spezialisierte Infrastruktur, die nur an diesbez\u00fcglich beh\u00f6rdlich genehmigten Standorten betrieben werden darf.
\n + Nach der klassischen Technologie m\u00fcssen die massigen Generatorbauteile (Rotor, Stator) zun\u00e4chst mittels Plasmabrenner auf die von den E-Stahlwerken geforderten St\u00fcckmassen portioniert werden. Die Erfassung der SE-Magnete aus den verschiedenen Einbauzust\u00e4nden erfordert in jedem Fall aber eine
\nvollst\u00e4ndige Entmagnetisierung. Dies erfolgt klassisch mittels Gasbrenner, wobei neben dem hohen Gasverbrauch auch mit erheblichen Umweltbelastungen durch Brandgase zu rechnen ist.
\n + Als Alternative f\u00fcr die Entmagnetisierung mittels Gasbrenner konnte die Variante einer lokal-elektrischen, thermischen Vorbehandlung ermittelt werden. Weil die kompletten Generatorbauteile nicht auf Curietemperatur erw\u00e4rmt werden m\u00fcssen, ist bei dieser Methode mit gro\u00dfen Energieeinsparungen und stark reduzierten Emissionen zu rechnen.
\n + Die Alternativvarianten zur thermischen Entmagnetisierung gro\u00dfer magnethaltiger Bauteile mittels eines Gro\u00dfofens bzw. auch Lokal-thermisch mittels eines Hei\u00dfluftgebl\u00e4ses wurden aus Effizienzgr\u00fcnden ebenfalls verworfen.
\n? F\u00fcr die im Rahmen des Variantenvergleiches nach VDI 2225 festgestellte Vorzugsvariante zur lokal-elektrischen Entmagnetiserung erfolgten bei der Fa. Walch umfangreiche Untersuchungen mit einem in-dustrietauglichen Mietger\u00e4t. Dessen Eignung konnte im Pilotma\u00dfstab nachgewiesen werden, weshalb eine Beschaffung in Erw\u00e4gung gezogen wurde.
\n? Abschlie\u00dfend erfolgten des Weiteren auch Untersuchungen zur Zerkleinerung der Cu-Draht-\/Al-Band-Wicklungen aus dem elektrisch erregten WEA-Generator sowie thermische Tests zur Bestimmung der Masseanteile an Cu und Speziallack (Isolierung). Damit konnten alle geplanten, versuchstechnischen AP im vollen Umfang realisiert und der anf\u00e4ngliche Verzug vollst\u00e4ndig aufgeholt werden.
\n? Die letzten AP galten zum einen der Einsch\u00e4tzung der Wirtschaftlichkeit bzw. des Potentials zur Verbes-serung des Kosten-Erl\u00f6sverh\u00e4ltnisses unter Ber\u00fccksichtigung der aktuellen Marktpreise f\u00fcr Schrottgene-ratoren aus dem WEA-R\u00fcckbau. Andererseits erfolgte auch eine Einsch\u00e4tzung des Marktpotentials f\u00fcr SE-Magnetschrotte aus der Zerlegung der WEA-Generatoren. Hierbei konnten die aus der Nefino-Datenbank ableitbaren Prognosen best\u00e4tigt werden, wonach f\u00fcr den Wirtschaftskreislauf erst ab ca. 2032 mit gr\u00f6\u00dferen R\u00fccklaufmengen an derartigen Schrotten zu rechnen ist. Gleichzeitig ist aber davon auszugehen, dass sich die Marktpreise f\u00fcr die entsprechenden SE-Metalle auf Grund des zuk\u00fcnftig stark ansteigenden Bedarfs auf hohem Niveau stabilisieren werden. Die inl\u00e4ndische Verf\u00fcgbarkeit von SE-Metallen aus sekund\u00e4ren Quellen (Kreislauff\u00fchrung) wird zuk\u00fcnftig von gro\u00dfer Bedeutung f\u00fcr die Bedarfsdeckung an Technologiemetallen sein. Neben Preisvorteilen d\u00fcrfte dies auch ein geeignetes Mit-tel sein, um Monopolstellungen abzuschw\u00e4chen. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Neben den turnusm\u00e4\u00dfigen Pr\u00e4sentationen der Projektbeteiligten im Rahmen der Ablaufplanung wurde in Abh\u00e4ngigkeit vom Arbeitsstand des hochaktuellen FuE-Projektes schrittweise die \u00d6ffentlichkeitsarbeit intensiviert. Von den Projektteilnehmern wurden hierbei jeweils verschiedene Aspekte des WEA-R\u00fcckbaues pr\u00e4sentiert. Aus diesen Aktivit\u00e4ten resultieren auch die sehr guten Kontakte sowohl zu den Verb\u00e4nden (RDR Wind e,V., VGBE u.a.) als auch zu den WEA-Herstellern (Siemens-Gamesa, Enercon u.a.).
\nVortr\u00e4ge zu Konferenzen und Tagungen sowie eine finale Ver\u00f6ffentlichung der Projektergebnisse in der Fachzeitschrift M\u00fcll und Abfall 10\/2024.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der Erfassung der relevanten Windenergieanlagen in einer GIS-basierten Datenbank (Nefino), der Pla-nung und Organisation von R\u00fcckbauaktivit\u00e4ten (Hagedorn) und der fachgerechten wissenschaftlich beglei-teten Zerlegung von WEA-Generatoren (Walch\/IART) hat sich das Projekt Windloop einer sehr komplexen Thematik gewidmet. Insgesamt kann konstatiert werden, dass die geplanten Arbeitsprogramme der Pro-jektpartner vollumf\u00e4nglich bearbeitet werden konnten. Dies ist nicht zuletzt aber darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass von der DBU unb\u00fcrokratisch kostenneutrale Verl\u00e4ngerungen bewilligt wurden. Nur dadurch war es z.B. der Fa. Walch m\u00f6glich, am Markt geeignete magnethaltige WEA-Generatoren zu beschaffen, deren Zerlegung zum Zwecke der Erfassung der SE-Magnete ein wesentlicher Bestandteil des technischen Teils der Arbeitsprogramme war. Mit der GIS-basierten WEA-Datenbank von Nefino steht nunmehr den R\u00fcck-bauunternehmen (z.B. Hagedorn) ein praktikables Planungswerkzeug zur Verf\u00fcgung, um wichtige Informa-tionen zu den R\u00fcckbauzeitpunkten sowie den erwartbaren Wertstoffinhalten, insbesondere den SE-Magneten zu erhalten.
\nMittels der Versuchsergebnisse im Laborma\u00dfstab konnten die Entmagnetisierung der SE-Magnete stark vereinfacht werden, wobei gro\u00dfe Energieeinsparungen und Umweltentlastungen nachweisbar sind. Aus der Analyse der Zerlegetechnologie lies sich der Zerlegeaufwand erstmalig hinsichtlich Personal- bzw. Ener-giaaufwand quantifizieren, woraus die M\u00f6glichkeit einer umfassenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung resul-tiert. Diese stellt ein leistungsf\u00e4higes Werkzeug f\u00fcr eine Aufwands-\/Erl\u00f6sanalyse dar und versetzt die Fa. Walch in die Lage, anhand des Zerlegeaufwandes und der zu erwartenden Wertstoffinhalte die Marktpreise f\u00fcr WEA-Generatoren am Markt bereits vor deren Zerlegung zu beurteilen.
\nAuf Grund der Projektergebnisse d\u00fcrften sich die M\u00f6glichkeiten einer Erfassung der SE-Magnete aus gro\u00dfformatigen WEA-Generatoren deutlich verbessert haben. Mit der R\u00fcckf\u00fchrung der enthaltenen SE-Metalle in den Wertstoffkreislauf wird zuk\u00fcnftig, d.h. ab ca. 2032, ein ma\u00dfgeblicher Beitrag zur wirtschaft-lichen Unabh\u00e4ngigkeit der deutschen Industrie geleistet werden k\u00f6nnen.
\nDes Weiteren ist davon auszugehen, dass der daraus resultierende technologische Vorsprung von den Akteuren dieses Projektes genutzt wird, um Marktpositionen zu festigen und weiter zu entwickeln.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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