From Waste to Wind druckt Windräder aus recyceltem Kunststoff in 3D

Seit einigen Jahren wird die Windenergie weltweit ausgebaut, um eine nachhaltigere Alternative zur Stromerzeugung zu bieten. In Frankreich wurden 2019 6,3 % der Elektrizität des Landes durch Windkraftanlagen erzeugt, was einem Anstieg von 21,2 % im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Natürlich gibt es noch viele Herausforderungen zu bewältigen, aber der Fortschritt verdient es, hervorgehoben zu werden. Zu diesen Herausforderungen gehört die Reaktion der Verbraucher, die den Bau von Windkraftanlagen nicht immer befürworten (visuelle Erscheinung, Lärmbelästigung usw.), aber auch die Recyclingfähigkeit der produzierten Rotorblätter. Die belgische Organisation From Waste to Wind wurde gegründet, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Sie nutzt die additive Fertigung, insbesondere die Gießharzbeschichtung, um Windkraftanlagen aus recyceltem Kunststoff herzustellen. Wir haben uns mit dem Gründer Bram Peirs getroffen, um mehr über dieses ehrgeizige Projekt zu erfahren!

3DN: Können Sie sich und Ihre Verbindung zum 3D-Druck vorstellen?

Hallo, mein Name ist Bram und ich bin der Gründer der gemeinnützigen Organisation From Waste to Wind. Ich habe wertvolle Erfahrungen bei der flämischen Regierung gesammelt, wo ich die Umweltauswirkungen von großen Windkraftanlagen überwacht habe. Heute möchte ich mit meinem eigenen Unternehmen eine Open-Source-3D-druckbare Windkraftanlage der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen. From Waste to Wind konnte bereits auf einen internationalen Preis und weitere Unterstützung durch den Klimafonds in Antwerpen, Belgien, zählen.

Bram Peirs hält ein Windradblatt aus dem 3D-Drucker in der Hand

3DN: Wie hat das Abenteuer From Waste to Wind begonnen? Welche Idee steckt dahinter?

Ich habe in der flämischen Regierung festgestellt, dass Windkraftanlagen immer noch auf viel Widerstand stoßen. Dabei gibt es bereits recht strenge Regeln, um die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf die Umwelt zu begrenzen. Die Menschen kennen sie jedoch nicht. Sie befürchten, dass die Windräder Lärm verursachen und ihre Sicht versperren, und wollen sie daher nicht in ihrem Garten haben. Ich wollte, dass die Menschen sie mit anderen Augen sehen. Zunächst baute ich selbst Windräder aus alten Fässern, mit Magneten aus alten Festplatten. Ich fand es toll, dass ich in der Lage war, etwas aus dem Nichts zu machen. Im Internet lernte ich andere Leute kennen, die versuchten, dasselbe wie ich zu bauen, und so fing alles an.

Wir arbeiten jetzt mit Time Circus zusammen, einem Künstlerkollektiv, das alle möglichen Dinge aus recycelten Materialien baut. Sie betreiben auch Loods 21 und Bar Paniek in Belgien. Ich erfuhr, dass ihre selbstgebaute Windkraftanlage ein gebrochenes Rotorblatt hatte. Ich habe es restauriert. Die ersten Rotorblätter waren aus PVC-Kanalrohren gefertigt, die nicht sehr UV-beständig sind. Sie funktionierten auch zu gut, sodass der Generator immer wieder ausfiel. Da kam mir die Idee, die Rotorblätter in 3D zu drucken. Ich kaufte einen Drucker für 200 Euro und konnte mit den Leuten in einem Fablab in Belgien zusammenarbeiten.

Bild: From Waste to Wind

Das Bedrucken von Plastik ist nicht so einfach, wie es manchmal scheint, es kann schrumpfen und sich verformen. Es dauerte einige Monate, bis wir damit fertig waren. Aber irgendwann hatten wir eine völlig maßgeschneiderte, von uns selbst entworfene Windkraftanlage in Teilen von 20x20x20 cm, dem maximalen Volumen unseres Druckers, gedruckt. Diese Windkraftanlage funktioniert seit einigen Monaten gut. Sie brachte uns bei Hackaday, einer internationalen Plattform für innovative Designer, einen Preis in Höhe von 10 000 Dollar ein. Das war ein schöner Anstoß für uns. Es bestätigte auch, dass die Menschen daran interessiert sind, so etwas selbst bauen zu können.

Zur gleichen Zeit hatten wir auch den Verein From Waste to Wind gegründet. Wir wollen die Barriere für erneuerbare Energien und Kleinwindkraft im Besonderen beseitigen und die Energieerzeugung näher an die Menschen heranbringen. Unser Geschäftsmodell besteht heute hauptsächlich darin, Forschung zu betreiben und das Bewusstsein der Menschen zu schärfen. Dies tun wir mit Hilfe von Preisen und Subventionen. Bisher hat dies recht gut funktioniert. Wir haben auch einen Zuschuss vom Klimafonds der Stadt Antwerpen erhalten. Das ist extrem wichtig, damit wir weiterarbeiten können, ohne von Investoren abhängig zu sein, die wollen, dass wir Gewinne machen. Wir können unseren eigenen Weg gehen und uns voll und ganz auf unser soziales Ziel konzentrieren.

3DN: Wie nutzen Sie heute den 3D-Druck?

Wir haben auf dem kleinen Anycubic I3 Mega, mit dem wir angefangen haben, eine ein Meter lange Druckplatte installiert. Das war in vielerlei Hinsicht eine echte Herausforderung: Das Tablett muss erhitzt werden, wodurch es schrumpft und sich ausdehnt. Außerdem müssen die Stromkabel eine größere Strecke zurücklegen.

Ein Prototyp einer Windkraftanlage aus rPET (Bild: From Waste to Wind)

Der große Vorteil der großen Druckplatte ist, dass wir meterlange Rotorblätter in einem Stück drucken können. Außerdem ist der horizontale Druck des Blattes viel stabiler als der vertikale Druck, da die Haftung zwischen den Schichten nicht so stark ist. Wir installierten auch Marlin auf unserem Drucker, aber die exotischeren Funktionen wie das manuelle Nivellieren der Platte wiesen viele Fehler auf. Schließlich gelang es uns, ihn mit einer älteren Version zum Laufen zu bringen. Dadurch konnten wir unseren zweiten Prototypen drucken.

3DN: Ist der 3D-Druck Ihrer Meinung nach nachhaltiger? Kann er dazu beitragen, unseren Plastikverbrauch zu reduzieren?

Natürlich! Zunächst einmal gibt es das Problem des Recyclings von Rotorblättern. Wenn sie nach 20 Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, können Faser und Harz nicht mehr getrennt werden. Das Einzige, was man mit ihnen machen kann, ist sie zu zerkleinern und auf Deponien zu entsorgen oder sie in Asphalt wiederzuverwenden. In den USA werden sie auf einer Mülldeponie vergraben :

Reine Kunststoffblätter können vollständig recycelt werden, im Gegensatz zu den glasfaserverstärkten Blättern, die andere Hersteller verwenden. Wir haben uns bewusst dagegen entschieden, mit faserverstärktem Kunststoff zu drucken, da bei den derzeitigen Recyclingmöglichkeiten der Kunststoff „kontaminiert“ bleibt und sein Wiederverwendungspotenzial weitaus geringer ist. Der einzige Nachteil ist, dass wir am Ende ein etwas schwereres Rotorblatt haben, aber das ist nicht schlimm, wenn alles gut ausbalanciert ist.

Wir müssen den 3D-Druck jedoch sinnvoll einsetzen. Heutzutage wird viel Müll erzeugt, nur um des Druckens willen. Dann ist da noch die Herkunft der Materialien, die selten klar ist. Beispielsweise muss das Biomaterial PLA irgendwo auf der Welt angebaut werden, dann wird es zu einer Industrieanlage transportiert, wo es zu Filament verarbeitet wird, und ich vergesse wahrscheinlich einige Schritte. Deshalb verwenden wir rPET, das aus recyceltem PET hergestellt wird, demselben Kunststoff, der auch für Plastikflaschen verwendet wird. Er muss ohnehin recycelt werden und ist bereits lokal verfügbar. Außerdem hat es bessere mechanische Eigenschaften als PLA.

Bild: From Waste to Wind

Schließlich werden Blätter dieser Größe normalerweise mit einer Form hergestellt und sind völlig fest. Durch das Drucken können wir das Blatt teilweise hohl machen und Kunststoff einsparen.

3DN: Was sind die zukünftigen Pläne von From Waste to Wind?

Wir könnten sehr schnell eine Produktionslinie für netzunabhängige (nicht an das Stromnetz angeschlossene) Windräder mit einem Durchmesser von 2 Metern aufbauen. Aber es gibt noch so viele vielversprechende neue Materialien und Techniken. Wir wollen größere Windturbinen mit einem Durchmesser von 4 Metern herstellen, die 50 % der Energie einer durchschnittlichen Familie produzieren würden. Die Komplementarität mit der Photovoltaik ist in Westeuropa vorteilhaft.

Wir wollen alle Windräder mit Computern verbinden, damit der „Prosument“ jederzeit sehen kann, wie viel sein Windrad produziert, aber auch die Sicherheitsparameter wie Vibrationen. Deshalb stellen wir unsere eigenen MPPT-Steuerungen her, die vollständig Open-Source sein werden! Letztendlich wird unser Geschäftsmodell wahrscheinlich etwas gemischter als rein open-source sein. Wir glauben, dass sich ein gutes Produkt von selbst verkaufen wird.

3DN: Ein letztes Wort an unsere Leser?

Wir freuen uns über jede Art von Feedback und Kommentaren zu unserem Verein und unserer Arbeitsweise und wir brauchen Unterstützung. Bitte schauen Sie auf unserer Website vorbei oder schreiben Sie uns eine E-Mail an [email protected]!

Was ist Ihre Meinung zu From Waste to Wind? Lassen Sie uns dazu gerne einen Kommentar da oder teilen Sie es uns auf Facebook, Twitter, LinkedIN oder Xing mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter!