SB_21304NLP

Schlussbericht zu IGF-Vorhaben 21.304 B Seite 12 von 96
Trotz erheblicher Anstrengungen zum Ausbau Gewinnung von Elektrizität aus Windenergie ist
die tatsächlich installierte Leistung Onshore wie Offshore immer noch weit von der bis 2024 angestrebten
installierten Leistung entfernt. Weiterhin ist der Abbildung zu entnehmen, dass ein
zunehmender Anteil der bereits installierten Leistung an Land zum Repowering ansteht, d.H. die
existierenden Anlagen sollen über kurz oder lang durch moderne und leistungsfähigere Geräte
am selben Standort ersetzt werden, was faktisch einen gänzlichen Windmühlenneubau bedeutet.
Als Fügetechnologie für die Fertigung von Türmen und Gründungstrukturen der Anlagen zur
Wandlung von Windkraft in elektrische Energie kommt in großem Stile das Schweißen zum Einsatz.
Die Bauteile in diesen Fertigungsstrecken weisen sehr komplexe Geometrien mit großen
Wanddicken (bis 150 mm) auf [4], so dass schon die Vorbereitung der Einzelteile durch Schneiden
und Biegen aber auch die Sicherstellung der geforderten Genauigkeiten eine große Herausforderung
darstellen. Aus den Wanddicken resultierende große Schweißnahtvolumina, die wegen
der erreichbaren Zusammenbautoleranzen teilweise manuell eingebracht werden müssen, limitieren
die Produktivität, und stellen deshalb einen limitierenden Faktor dar, der den im Rahmen
der Energiewende angestrebten ehrgeizigen Ausbau der Windenergie erschwert [4]. Ein erhebliches
Leichtbaupotenzial könnte durch die Substitution der genannten Werkstoffe durch höherund
hochfeste Baustähle genutzt werden, wenn entsprechende bruch- und schädigungsmechanische
Betrachtungen durchgeführt werden und die Schweißtechnik in der Lage ist, diese zu verarbeiten,
sodass die Anforderungen aus der Windenergie erfüllt werden. Dies reduziert zusätzlich
die Kosten für die Schweißtechnik, da die Fertigungszeiten weiter verringert und Schweißzusatzwerkstoff
eingespart werden kann. Herausforderung bei der schweißtechnischen Verarbeitung
der höher- und hochfesten Stähle ist die Komplexität der Wärmeführung, wobei nicht jedes Verfahren
bei diesen Werkstoffen zur Anwendung gelangen kann.
Der mit der o.g. manuellen Arbeit einhergehende hohe Kostenanteil birgt zusätzlich die Gefahr,
dass die Produktion von Gründungstrukturen und Türmen in Billiglohnregionen ausgelagert wird
und so Arbeitsplätze und Knowhow abfließen. Eine auf die Bedürfnisse der Windenergie ausgerichtete
Weiterentwicklung der Fügeverfahren kann und wird dazu beitragen, diesen Flaschenhals
und Kostenblock zu entschärfen [4].
Neben rechtlichen und technischen Gründen ist dieser schleppende Ausbau der Windenergie
unter anderem somit auch wesentlich durch die bis heute limitierten Produktionskapazitäten begrenzt.
Ein bedeutender Flaschenhals ist hier unter anderem die Fügetechnik in den Produktionswerken,
die einen erheblichen Anteil an den Fertigungszeiten und -kosten verursacht. Für die
Großrohrherstellung kommen ausschließlich herkömmliche Lichtbogenverfahren wie MSG oder
UP-Mehrdraht zum Einsatz. Diese Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte
Blechdicke mit Schweißzusatzwerkstoff aufgefüllt bzw. ein großer Nahtquerschnitt gefüllt werden
muss. Neben den Kosten und dem Energiebedarf für die Drahtherstellung wird dadurch vor allem