Die Nummer Eins in der Windenergieforschung

In enger Kooperation mit der Wirtschaft

„Als Chancenfinder:innen und Zukunftssicher:innen werden wir die EINS in der Windenergieforschung – und tragen mit Innovationsanspruch, technologischer Exzellenz sowie dem besonderen IWES-Spirit zur Zukunftsfähigkeit der Windenergie bei. Wir leisten unseren Beitrag zur Energiewende für eine lebenswerte globale Zukunft.“ So fasst der Jahresbericht des IWES kurz die Vision zusammen, der sich die Wissenschaftler:innen und Mitarbeiter:innen in einem 2020 angestoßenen Prozess verschrieben haben.

Auf dem Weg zur Nummer „EINS“ ist das IWES seit seiner Gründung 2009 schnell vorangekommen. Im Gründungsjahr zählte das junge Institut 42 Mitarbeitende, heute sind es mehr als 300 in Bremerhaven und sechs weiteren Standorten. Gleichzeitig wuchs auch der Betriebshaushalt in den vergangenen Jahren stark. Im Jahr 2020 lag das Budget bei rund 31,6 Millionen Euro, ein Plus von etwa 560 Prozent gegenüber dem Gründungsjahr mit rund 4,8 Millionen Euro. Direktaufträge aus der Industrie sind dabei eine tragende Säule der Institutsfinanzierung. 10,8 Millionen Euro waren 2020 Wirtschaftserträge von Unternehmen aus Deutschland, der EU und darüber hinaus. 18,4 Millionen Euro wurden in Form öffentlicher Fördergelder eingeworben.

Auf dem Weg zur Klimaneutralität war und ist dieses Geld gut angelegt: Das Fraunhofer IWES hat allein im Zeitraum 2016 bis 2020 insgesamt 462 Forschungsprojekte realisiert. Davon waren 133 öffentliche national geförderte Projekte und 16 EU-Projekte.
Forschungsprojekte mit Kooperationen aus der Industrie beliefen sich auf 313. Mit 33 angemeldeten Patenten trägt das IWES zum technologischen Fortschritt und zur Innovationskraft von Unternehmen bei. Dabei rücken neben den Herstellern zunehmend
auch die Bedarfe von Windpark-Projektierern und -Betreiberfirmen in den Fokus.

Einzigartige Testinfrastruktur

Herzstück ist die Testinfrastruktur. „Unsere Testumgebung ist in dieser Größe weltweit einmalig. Entscheidend ist aber nicht nur die Infrastruktur – auch die Testmethoden werden laufend weiterentwickelt, um die Prüfungen realistischer und schneller durchzudurchzuführen“, erläutert Dr.-Ing. Steffen Czichon, Abteilungsleiter Rotorblätter am IWES. Bestes Beispiel ist die jüngste Erweiterung, ein modularer und umrüstbarer Prüfstand für Rotorblätter von 120 Metern Länge und darüber hinaus. Der erste Kunde hat schon den Vertrag für eine Prüfkampagne unterzeichnet: Der dänische Windenergieanlagenhersteller Vestas testet in diesem Jahr das 115,5 Meter lange Rotorblatt des neuen Prototypen V236-15.0 MW in Bremerhaven.

Die Erkenntnisse aus vielen Jahren und Testläufen übertragen die Wissenschafler:innen zusehends auch auf die Erstellung virtueller Prüfstände und digitaler Zwillinge von zum Beispiel Rotorblättern. „Mehr Brain, weniger Beton“, heißt die griffige Devise für den Trend zur Digitalisierung innerhalb des IWES. Als weiterer Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten hat sich die Sektorkopplung entwickelt, insbesondere durch nachhaltige Energieträger wie grünen Wasserstoff. So hat das IWES zum Jahresbeginn 2022 innerhalb der Fraunhofer-Familie einen großen Teil der Wasserstoff-Aktivitäten des Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) übernommen. Damit werden nun drei Testfelder für Elektrolyseure und ihre Komponenten, die sich teilweise noch im Aufbau befinden, aus einer Hand geführt. „So können Experten mit unterschiedlichen Hintergründen zusammen an Lösungen für das Energiesystem der nahen Zukunft arbeiten und das Gesamtsystem von der Wasserstoff-Erzeugung bis zur Netzintegration kompetent abdecken“, kommentierte IWES-Institutsleiter Prof. Andreas Reuter den Schritt.

Recycling von Windkraftanlagen

Als weiteres Forschungsthema hat sich ganz natürlich das Recycling der Windkraftanlagen entwickelt. Knapp 30.000 Windenergieanlagen wurden bisher on- und offshore in Deutschland installiert, von denen einige inzwischen das End of Life (EoL) erreicht haben. Ziel des vom Bundesforschungsministeriums geförderten Projekts KoReNaRo ist es, eine wirtschaftlich umsetzbare Entsorgungsstrategie aufzusetzen. Die Wissenschaftler:innen vom Fraunhofer
IWES und der Hochschule Bremen entwickeln dabei ein qualitativ höherwertiges Recycling für das gesamte EoL-Rotorblatt, von der automatisierten Erstbehandlung bis zu den Verwertungskreisläufen. Nach der Konzeptphase ist auch eine Umsetzungsphase gemeinsam mit einem Industriekonsortium geplant. Ein hervorragend geeigneter Standort für eine Recycling-Station wäre Bremerhaven.