Projekt

 

 

 

Kurzbeschreibung

Mit dem Ansatz bei RecycleWind und den dort geschaffenen Grundlagen für ein resilientes und selbstlernendes Verwertungsnetzwerk wird im Sinne der abfallrechtlich verankerten Herstellerverantwortung ein komplett neuer Weg beschritten, um hochwertiges Recycling auch für langlebige Produkte mit Nutzungsdauern von 20 und mehr Jahren, wie Windenergieanlagen, sicherstellen zu können.

Die Schwerpunkte des Projekts liegen in der Erforschung und Entwicklung von wissenschaftlich abgesicherten Methoden der Selbststeuerung in Stoffstromsystemen, der Simulation von möglichen Anwendungen und der Konzeptentwicklung von geeigneten Dienstleistungen für diesen neuartigen Ansatz eines derartigen Netzwerkes.

Projektlaufzeit RecycleWind 1.0: 23.02.2018 - 31.10.2019

Projektlaufzeit RecycleWind 2.0: 01.08.2020 - 31.01.2022

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Projektansatz und Projektziele von RecycleWind

Ausgangslage Projektstart 2017/2018

Windenergieanlagen sind hochwertige komplexe Produkte aus einer Vielzahl von Materialien. Ein nennenswerter Markt existiert erst seit ca. zwei Jahrzehnten. Die ersten Anlagen erreichen heute das Ende ihres Produkt-Lebenszyklus oder werden im Zuge des Repowering durch leistungsfähigere Typen ersetzt. Es sind zurzeit mehrere Optionen zur weiteren Nutzung bzw. Entsorgung dieser End-of-Life-Anlagen (EoL-WEA) vorhanden:

a) Wiederverwendung als „Second-Life“-Anlagen,
b) Nutzung von Bauteilen als Ersatzteile,
c) werkstoffliche oder rohstoffliche oder energetische Nutzung von Materialien,
d) Beseitigung.

Die Recyclingfähigkeit wurde bei der Konstruktion der Altanlagen nicht betrachtet und spielt bis heute auch bei Neuanlagen bisher nur eine untergeordnete Rolle. Die Funktionalität und die erzielbare Stromausbeute sind die wesentlichen Treiber. Zudem steht eine Entsorgung i.d.R. erst 20 bis 30 Jahren nach Errichtung der Anlagen an.

Die bisherigen Regelungsinstrumente in der Abfallwirtschaft wie staatliche Verordnungen mit festen Quoten oder freiwilligen Selbstverpflichtungen der beteiligten Industrie haben sich im Sinne einer zunehmenden Recyclingquote für hochwertiges Recycling mit geschlossenen Kreisläufen i.d.R. nicht bewährt. Im neuen deutschen Verpackungsgesetz wurde daher erstmalig der Versuch unternommen, schlecht recycelbare Verpackungen durch ein Malussystem gegenüber gut recycelbaren Verpackungen herabzustufen und damit Anreize für „gute“ Produkte zu schaffen.

Daneben rücken Regelungen zur Produktverantwortung verstärkt in den Fokus. Die novellierte europäische Abfallrahmenrichtlinie führt ein „Regime der erweiterten Herstellerverantwortung“ ein, durch die Hersteller von Erzeugnissen verpflichtet werden (können), in der Abfallphase des Produktlebenszyklus die finanzielle Verantwortung oder die finanzielle und organisatorische Verantwortung für die Bewirtschaftung, einschließlich getrennter Sammlung sowie Sortier- und Behandlungsverfahren, zu übernehmen. Diese Verpflichtung kann sich auch auf die organisatorische Verantwortung und die Verantwortung zur Abfallvermeidung sowie zur Wiederverwendbarkeit und Recycelbarkeit von Produkten beizutragen, erstrecken. Die Hersteller von Erzeugnissen können die Verpflichtungen im Rahmen des Regimes der erweiterten Herstellerverantwortung einzeln oder gemeinsam wahrnehmen. Für Altautos, Batterien und Elektrogeräte sowie für Verpackungen sind diesbezüglich rechtliche Regelungen getroffen worden.

Bisher gibt es für das Produktsystem „Windenergieanlage“ keine spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Entsorgung außer den allgemein geltenden Vorgaben des Kreislaufwirtschaftsgesetzes [KrWG 2012]. Insbesondere sind bisher die Regelungsmöglichkeiten des §23 (Produktverantwortung) nicht umgesetzt worden. Ansätze des Bundesrates zur zukünftigen Möglichkeit der Ermächtigung für verpflichtende „Umweltproduktdeklarationen (EPD)“ wurden im Rahmen der aktuellen Novelle des Kreislaufwirtschaftsgesetzes seitens des zuständigen Bundesministeriums (Stand Sept. 2020) nicht aufgegriffen.

Sind für die Hauptkomponenten einer Windenergieanlage Stahl und Beton bereits mehr oder weniger gute Recyclingwege etabliert, stellte sich zu Beginn des Projektes in 2018 die Situation für die Rotorblätter, hergestellt überwiegend aus Faserverbundkunststoffen, ganz anders dar.

In den Jahren nach 2020 mit dem Auslaufen der EEG-Förderung für die Anlagen der ersten Generation werden die Materialmassen aus rückgebauten bzw. repowerten Anlagen aus dem onshore-Bereich deutlich anwachsen. Nach Prognosen von [Albers et al. 2016] sind am Beispiel von GFK aus Rotorblättern ab dem Jahr 2020 bis 2030 jährlich rd. 10.000 Mg/a bis rd. 22.000 Mg/a im Maximum an zu verwertenden Rotorblättern zu erwarten; für den Zeitraum bis 2030 in der Summe rd. 190.000 Mg. Der Bundesverband WindEnergie (BWE) ging 2018 von einem möglichen Anfall an ausgedienten Rotorblättern bis 2025 von rd. 140.000 Mg aus [BWE 2018].

Gleichzeitig war und ist zu erkennen, dass die Massen über die ersten Jahre nach Auslaufen der EEG-Förderung in Abhängigkeit von den Ausbau- und Rückbauszenarien (u.a. Second-Life) und umgesetzten Repoweringkonzepten stark fluktuieren werden.

 

 

 

 

RecycleWind 1.0

In diesem vorgenannten Kontext wurde das über die Bremer Aufbaubank GmbH mit EFRE-Mittel und Mitteln aus dem Programm Angewandte Umweltforschung (AUF) des Bremer Senators für Umwelt, Bau und Verkehr das Verbundvorhaben RecycleWind 1.0 im Februar 2018 gestartet. Ziel war die Herausarbeitung von Kriterien zur Schaffung eines selbstlernenden und resilienten Verwertungsnetzwerkes für Windenergieanlagen.

Für die Erarbeitung des Konzeptes RecycleWind als ein selbstlernendes und resilientes Verwertungsnetzwerk wurde der Fokus auf die bisher noch als schwierig zu recycelnden bzw. zu entsorgenden Rotorblätter gelegt. Hier sollten Hemmnisse anhand der aktuellen Strukturen der Verwertungstechnologien und der Akteure sichtbar gemacht und daraus Lösungen erarbeitet werden.

Dabei sollte auf Basis aufgenommener Grundlagendaten (Datenbank Windenergieanlagen und Prozessbeschreibungen bzgl. Rückbau, Demontage und Verwertung von Rotorblättern) und darauf aufbauender Visualisierung durch Stoffstrommodelle eine von den relevanten Akteuren getragene Selbstorganisation jeweils angepasste Verwertungslösungen generieren. Dieses Modell soll anstelle starrer Recyclingquoten seitens des Gesetzgebers ein hochwertiges Recycling sicherstellen, das flexibel auf Änderungen äußerer Rahmenbedingungen reagieren kann.

Dazu waren zu Beginn der Arbeiten insbesondere folgende Fragen zu beantworten, die als Entscheidungsgrundlagen anzusehen sind:

  1. Welche Ziele, Aufgaben und Verantwortlichkeiten haben die Akteure in der Prozesskette?
  2. Welche „Second-Life“-Produkte und Abfälle aus welchen Bauteilen fallen zu welchen Zeiten in welchen Massenströmen und Qualitäten am Ende des Lebenszyklus an?
  3. Welche Recyclingwege mit welchen Technologien müssen zur Verfügung stehen?
  4. Welche Märkte und Einsatzzwecke stehen für die wiederverwendeten Produkte und Recyclate zur Verfügung?
  5. Wie sieht ein angepasstes Verwertungsnetzwerk aus?
  6. Welche Randbedingungen und Vorgaben müssen gesetzt werden?
  7. Wie kann flexibel auf Änderungen von Randbedingungen reagiert werden, ohne übergeordnete Effizienzziele aufgeben zu müssen?

In Abb. 1 sind die seinerzeit dafür geplanten Bearbeitungsebenen dargestellt. Durch ein tragisches persönliches Ereignis konnte die agentenbasierte Modellierung durch die Universität Bremen nicht realisiert werden. Die Universität musste sich dementsprechend aus dem Verbundvorhaben zurückziehen.

Abb. 1: Bearbeitungsebenen RecycleWind 1.0

Aus dem Vorhaben RecycleWind 1.0 sind mit Ablauf zum 31.10.2019 folgende Ergebnisse festzuhalten:

  1. Die Prozessketten sind am Beispiel Rotorblatt über den gesamten Lebensweg abgebildet. Die Geschäfts- und technischen Prozesse, die Einfluss auf die Stoffströme haben, sind identifiziert. Die verantwortlichen Akteure sind charakterisiert und hinsichtlich ihrer möglichen Handlungsoptionen beschrieben (hierbei stellt sich insbesondere die Entsorgung von Carbonfaserkunststoffen wg. möglicher Bildung von WHO-Fasern bei der Abfallbehandlung als Problem heraus).
  2. Die rd. 28.000 in Deutschland vorhandenen Windenergieanlagen onshore sind mit ihren Kenngrößen und Materialabschätzungen bzgl. der verbauten Rotorblatttypen in einer Datenbank (Excel) erfasst.
  3. Stoffstrommodelle entlang des Lebensweges eines Rotorblattes, inklusive Analyse der Umweltwirkungen in Form von LCA-Analysen, sind beispielhaft erstellt.
  4. Erste Ansätze zur Standardisierung von Rückbauprozessen stehen bei den betroffenen Akteuren im Fokus; unter Beteiligung von Mitarbeitern aus dem Vorhaben RecycleWind 1.0 wurde die DIN Spec 4866 „Nachhaltiger Rückbau, Demontage, Recycling und Verwertung von Windenergieanlagen“ erarbeitet (im August 2020 wurde diese im Beuth-Verlag veröffentlicht)
  5. Erste Konzeptionen für ein Verwertungsnetzwerk sehen die Etablierung einer Gütegemeinschaft RecycleWind vor. In der Gütegemeinschaft sollen die Akteure entlang des Lebensweges einer Windenergieanlage, also Hersteller, Betreiber und Entsorger, zusammen mit Wissenschaft und Behördenvertretern unter Leitung einer „neutralen Stelle“ Standards zum Design und Vorgaben zum Rückbau sowie der Verwertung einzelner Stoffströme erarbeiten. Zur Steuerung dieser Stoffströme wurden Definitionen bzgl. Kreislauf- und Recyclingfähigkeit sowie bzgl. Recyclingquote erarbeitet und in diesem Zusammenhang eine „Sekundärstoffquote“ neu eingeführt.
  6. Für das Arbeiten in der Gütegemeinschaft werden transparente Produktdeklarationen für die Hauptkomponenten als notwendig erachtet. Als eine gute Grundlage dafür werden die bereits im Bereich „Nachhaltiges Bauen“ etablierten environmental product declaration (EPDs) als Umweltzeichen Klasse III nach DIN ISO 14025 angesehen. Für Rotorblätter wurde eine Blaupause für eine zukünftige EPD-plus erarbeitet. Das „plus“ steht für eine transparente Darstellung von Demontagehinweisen und der zukünftigen Bewertung der Recyclingfähigkeit innerhalb der EPD mit einer Unterscheidung bei den Angaben in „hochwertiges Recycling“ und „sonstiges“ Recycling.

Im Abschnitt "Bisherige Projektergebnisse RecycleWind inkl. Fortschreibung" sind hierzu detailliertere Ausführungen vorhanden.

Weitere Informationen zu diesem Vorhaben, zu den Zielen und den seinerzeitigen Lösungsansätzen finden Sie über die Verlinkung zum Vorgängerprojekts "RecycleWind".

 

 

 

 

RecycleWind 2.0

Innerhalb dieses Verbund-Vorhabens „RecycleWind 2.0“ soll, ausgehend vom heutigen Stand der Technik und den bisherigen Arbeiten aus dem Vorgängerprojekt RecycleWind 1.0 in einem bisher ungeregelten, aber aktuell wichtigen „grünen“ Produktmarkt der Windenergieanlagen ein leistungsfähiges flexibles Verwertungsnetzwerk als Pilotanwendung für langlebige Produkte entwickelt werden. In Abb. 2 ist der auf dem Vorgängerprojekt aufbauende Arbeitsansatz dargestellt. Aufgrund der Komplexität des Netzwerkes soll sich das Projekt weiterhin auf die für die Entsorgung problematischsten Bauteile der Rotorblätter aus GFK- bzw. CFK-Verbundmaterialien fokussieren. Es soll aber so konzipiert werden, dass eine Erweiterung auf die ganze Windenergieanlage möglich ist und die Ergebnisse auf andere Produktsysteme (Beispiel: Schiffs- und Flugzeugbau) übertragen werden können.

Abb. 2: Vorgehen und Ergebnisse des aktuellen Projektes RecycleWind 2.0 mit Schnittstellen zum Vorgängerprojekt RecycleWind 1.0

Da sich wesentliche Rahmenbedingungen, wie z.B. Marktentwicklungen, im Laufe des Produktlebens ändern können, kann dieses Netzwerk nicht mit starren Vorgaben arbeiten, sondern muss auf die Änderungen der Anforderungen robust, anpassungsfähig, innovationsfähig und improvisationsfähig, also selbstlernend und resilient, reagieren können und die gesetzten Vorgaben erfüllen können. Wesentliche Idee dabei ist, dass ausgehend von dem Restwert eines Produktes am Ende seines Produktlebens und dem neuen Wert nach Durchlaufen des Verwertungssystems nur ein bestimmter Aufwand für Rückbau und Aufbereitung (Technologien, Organisation) getrieben werden kann. Dennoch müssen die Vorgaben hinsichtlich Effizienzparameter (Material, Energie, Klimaschutz, Kosten, etc.) erfüllt werden. Je nach Marktsituation werden die Recyclingstrategien und die tatsächlich begangenen Recyclingwege angepasst werden müssen, ohne die gesetzten Vorgaben zu verlassen. Damit dieses System arbeiten kann, müssen auch die Vorgaben in einem Leitrahmen flexibilisiert werden. Der Leitrahmen ergibt sich wesentlich aus den politischen Vorgaben (Energie-, Umweltpolitik, genereller Rahmen wie Nachhaltigkeit).

Die methodischen Hauptelemente sind:

  1. umfassende Produktdeklarationen mittels angepasster EPDs bzgl. Recyclingfähigkeit
  2. Stoffstrommodelle zur Beschreibung und Bewertung von Prozessketten und Stoffströmen über den gesamten Lebensweg auf Basis einer zentralen Produkt-Datenbank
  3. Agentenbasierte Modellierungen zur Abbildung der Handlungsoptionen und deren Auswirkungen unter Berücksichtigung der Interessen der Akteure im Bezug auf die Zielformulierung des Verwertungsnetzwerkes
  4. Ansätze zur Etablierung einer „Gütegemeinschaft RecycleWind“ mit Beteiligung aller relevanten Akteure zur Sicherstellung eines möglichst hochwertigen Recyclings für WEA-Anlagen mit Hilfe von Monitoring-Modellen zum Abgleich mit den Rahmenbedingungen inkl. geeigneter Steuerungselemente

Im Vorhaben sollen erstmalig Gestaltungselemente von resilienten sozio-technischen Systemen auf das Verwertungssystem Windenergie übertragen werden. Resilienz bedeutet in diesem Zusammenhang vor allem, dass sich das Verwertungssystem flexibel auf sich ändernde Bedingungen einstellen können muss. Dafür kommen grundsätzlich erstmal technisch-organisatorische Elemente wie Puffer, Speicher, Modularität, Redundanzen und eine intelligente Vernetzung von Angebot und Nachfrage in Frage [Gößling-Reisemann et al. 2016].

Um die Leistungsfähigkeit der resilienten Gestaltungselemente zu überprüfen, sollen diese in ein dynamisches Modell des Verwertungssystems Windenergie überführt werden. Ausgehend vom Status Quo der Verwertungspraxis werden dann sukzessive innovative Elemente in das System eingebracht, um ihre Wirkung auf die Fähigkeit des Systems mit Unsicherheit und Schwankungen umzugehen, zu überprüfen. Als Modellierungswerkzeug kommen hierfür insbesondere „Agentenbasierte Modelle (ABM)“ in Frage, mit Hilfe derer sich einerseits Verbreitungsdynamiken von technischen und organisatorischen Innovationen und andererseits ihre Wirkung auf Stoffströme abbilden lassen. Da ein ABM auf der Abbildung von Akteurshandeln aufbaut, die typischerweise in Netzwerken zusammenarbeiten, werden zur Spezifizierung des Modells Workshops und/oder Interviews mit allen relevanten Akteuren des Verwertungsnetzwerks Windenergie durchgeführt. Die Akteure liefern dabei Wissen über ihre Entscheidungspraxis und helfen damit, die Auswirkungen von technischen oder organisatorischen Innovationen in einem fluktuierenden Umfeld realitätsnah abzubilden.

Abb. 3: Schematische Definition eines agentenbasierten Modells [Arnaud Gridnard 2017], Agent-Based Visualization, mit angepasster Layoutgestaltung (https://v3.pubpub.org/pub/57ac6dedada4e9002dca9d4a)


Als wesentliche Ergebnisse des Vorhabens RecycleWind 2.0 werden erwartet:

  1. Erstellung eines EPD-Formats am Beispiel Rotorblätter, das die Recyclingfähigkeit der Produkte berücksichtigt
  2. Aktualisierung der Datensammlung zu Rotorblättern aus potenziellen EoL-WEA (Excel) und Erstellung eines Konzeptes für eine zentrale modular erweiterbare Datenbank für die anderen Hauptkomponenten
  3. Definition Recyclingfähigkeit und Integration in die Stoffstrommodelle / Life-cycle-Analysen
  4. Agentenbasierte (modular um weitere Hauptkomponenten erweiterbare) Modellierung am Beispiel Verwertung Rotorblatt
  5. Anpassung der im Vorhaben RecycleWind 1.0 "Verwertungsnetzwerk RecycleWind - resilient und selbstlernend" erarbeiteten Grobstruktur für das angedachte Verwertungsnetzwerk im Kontext der hier erzielten Ergebnisse, insb. bezüglich Nutzung der Dienstleistungsmodule zentrale Datenbank, Stoffflussmodell und ABM

 

 

 

 

Bisherige Projektergebnisse RecycleWind inkl. Fortschreibung

Neben der Erarbeitung von ausreichenden Grundlagendaten, wie der Aufnahme sämtlicher Windenergieanlagen aus dem onshore-Bereich in einer übergeordneten Datenbank und der Aufnahme der Prozesse zwischen allen relevanten Akteuren zum Rückbau und der Verwertung von Rotorblättern wurden für die zukünftige Etablierung eines effektiven Verwertungsnetzwerks zwei grundlegende Aspekte identifiziert:

  1. Aufgrund des häufigen Mangels an Daten über die stoffliche Zusammensetzung der Hauptkomponenten in bereits abgeschlossenen Stilllegungsprojekten von Onshore-Windenergieanlagen wird die Etablierung einer standardisierten Produktdeklaration als notwendig erachtet. Vorgeschlagen wird hier die Verwendung sogenannter Environment Product Declarations (EPD), die in Europa bereits als Umweltzeichen eingeführt wurden. Sie werden derzeit vor allem im Bausektor verwendet.
  2. Neben der Etablierung von EPDs wurde auch die Gründung einer Gütegemeinschaft "RecycleWind" vorgeschlagen, um im Rahmen dieser Selbstorganisation ein hochwertiges Recycling von Windenergieanlagen gewährleisten zu können.

Zur Steuerung in einem Verwertungsnetzwerk sind fest definierte Kennzahlen bzw. Begriffe bzgl. Recycling und Verwertung notwendig. Ausgehend von den in der Fachwelt seit längeren stattfindenden Diskussionen zu Recyclingquoten und deren Definition und neueren Festlegungen im europäischen und deutschem Abfallrecht (u.a. GewerbeabfallVO) sind im Rahmen des Vorhabens RecycleWind entsprechende Begriffsdefinitionen festgelegt worden, die im Rahmen eines zukünftigen Verwertungsnetzwerkes als Steuerungsgrößen dienen sollen.

 

Datenbank

Zur Abschätzung der Massen und zu erwartenden Stoffströme wurde in RecyleWind 1.0 auf Basis der installierten Anlagen onshore in Deutschland eine Excel-Datenbank „RecycleWind“ mit allen bis Frühjahr 2018 installierten Windenergieanlagen erstellt.

Die Datenbank enthält alle Daten der Windenergieanlagen an Land des Anlagenregisters der Bundesnetzagentur (Stand: Frühjahr 2018) sowie die Datensätze der Anlagen, die bis 08.2014 installiert wurden aus den Registern der Netzbetreiber (TransnetBW GmbH, TenneT TSO GmbH, Amprion GmbH und 50hertz Transmission GmbH).

Es wurden der Anlagentyp mit den jeweiligen elektrischen Leistungen und den Rotordurchmessern (soweit vorhanden) sowie Angaben zu Ort (Postleitzahl) und Zuordnung zu den Bundesländern erfasst, sodass hierüber Auswertungen für jedes Bundesland getrennt dargestellt werden können. Über die angegebene PLZ wurde jeder Windenergieanlage eine der vier Windzonen zugewiesen. Für alle Anlagen der Datenbank, die keine Angaben zum Rotordurchmesser haben, musste der Rotordurchmesser über eine Trendfunktion abgeschätzt werden. Dazu erfolgte im Registerblatt „Windzone Rotordurchmesser“ zunächst für jede Windzone die Bestimmung des Trends aus den realen Rotordurchmessern in Abhängigkeit der Leistung.

Diese Datenbank wird laufend auf der Basis des seit April 2019 freigeschalteten Marktstammdatenregisters angepasst (aktueller Stand 31.12.2020) und laufend weitergeführt. Es ist eine Erweiterung für den Bereich offshore in Arbeit.

In Zusammenarbeit mit dem Rotorblatthersteller Euros GmbH mit Sitz in Berlin (heute TPI Composites) und Literaturrecherchen erfolgt in der Datenbankeine Zuordnung von Rotorblättern mit Carbon-Gurten „CFK“ anhand der Anlagetypen der WEAs. Alle anderen Anlagen erhielten die Zuordnung „GFK“. Ebenso wurden erste Abschätzungen über die Materialzusammensetzung für CFK und GFK-Rotorblätter erstellt und Trendaussagen zu Rotorblattmassen in Abhängigkeit von den Rotordurchmessers getroffen. Diese Ansätze werden mit fortlaufenden Inputdaten verdichtet und bei den updates der Datenbank dann entsprechend berücksichtigt.

In Tabelle 1 ist die derzeit angenommene prozentuale Materialzusammensetzung für „CFK“- und „GFK“-Rotorblätter WEA-Typ onshore dargestellt.

Tab. 1: Abschätzung zur prozentualen Materialzusammensetzung für „CFK“- und „GFK“-Rotorblätter, gestaffelt nach Leistungsklassen in MWel

Diese Vorgehensweise ermöglicht neben der Gesamtmasse eine materialspezifische Auswertung für die Prognose über anfallende End-of-Life-Rotorblätter.

 

Umweltproduktdeklarationen (EPD)

Besonders im Zusammenhang mit langlebigen Produkten, wie bei den Rotorblättern von Windenergieanlagen, sind Informationen über verbaute Materialien und Konstruktionen für die späteren Recyclingbemühungen enorm bedeutend, weil unter Umständen auf die Hersteller selbst nicht mehr zurückgegriffen werden kann.

Aus diesem Grund wurden die bisher vorliegenden Ansätze von EPDs aus dem Baubereich im Projekt RecycleWind weiterentwickelt. Hier sollen neben Angaben zur Materialzusammensetzung auch Auskunft über deren Recyclingfähigkeit getroffen werden. Dazu bedarf es Informationen zum Einbauort in Form einer Konstruktionsskizze und Angaben über Demontagemöglichkeiten.

Ferner sind Informationen zu möglichen Recycling- und oder Verwertungsverfahren, insbesondere für die verbauten Hauptkomponenten, zu geben, inklusive der Nennung des Zwecks der damit verbundenen Wiedernutzung.

Im Rahmen des Vorhabens RecycleWind 1.0 wurde eine erste Blaupause für eine „EPD Rotorblatt“ auf Basis der bisherigen Normung, wie sie insbesondere für Bauprodukte Anwendung finden, in Zusammenarbeit mit einem Rotorblattunternehmen erstellt (siehe unter Download „Blaupause EPD Rotorblatt“). Der Schwerpunkt lag hier auf einer guten Dokumentation über die Materialzusammensetzung, Angaben zur Lage/ Prinzipskizzen von verbauten, für ein Recycling potenziell als „kritisch“ einzustufenden Stoffen und Angaben zu Demontagemöglichkeit einzelner Baugruppen, Hauptkomponenten.

Die Abkürzung EPD leitet sich von der englischen Bezeichnung Environmental Product Declaration ab und wird auf Deutsch meist mit Umwelt-Produktdeklaration übersetzt. Bei einer EPD handelt es sich um ein Typ-III-Umweltzeichen (nach ISO 14025), also um eine umfassende und extern verifizierte Beschreibung der Umweltleistung ohne Wertung.

Eine EPD ist ein Dokument, in dem die umweltrelevanten Eigenschaften eines bestimmten Produktes in Form von neutralen und objektiven Daten abgebildet werden. Diese Daten decken möglichst alle Auswirkungen ab, die das Produkt auf seine Umwelt haben kann. Dabei wird im Idealfall der gesamte Lebensweg des Produktes berücksichtigt, incl. End-of-Life.

EPDs basieren auf Ökobilanzen nach ISO 14040 und ISO 14044, in denen die Umweltwirkungen eines bestimmten Produktes über seinen Lebensweg summiert und analysiert werden. Die DIN EN 15804 beschreibt den Standard für die Erstellung von EPDs von Bauprodukten. Eine besonders wichtige Eigenschaft von Ökobilanzen ist, dass sie nicht nur einzelne Kennzahlen oder Bewertungen liefern, sondern eine Vielzahl verschiedener Umwelteinflüsse einzeln abbilden können. Beispielsweise werden in der DIN EN 15804 neben Treibhausgasemissionen auch andere Einflüsse wie saurer Regen, die Bildung von Smog, der Verbrauch von fossilen Ressourcen und von Wasser oder der Recyclinganteil berücksichtigt.

Hersteller von Produkten bzw. von ihnen beauftragte Ökobilanzierer sehen sich bisher mit der Aufgabe konfrontiert, neben meist gut vorhandenen Daten für die Produktionsphase und der Nutzungsphase (EPD-Module A und B), auch Daten für die EPD-Module C (Rückbau, Nachnutzung, Verwertung, Entsorgung) und D (Recyclingpotenzial) zu erheben und zu bewerten. Für diese Prozesse sind i.d.R. weit weniger gut Daten vorhanden. Diese werden daher meist mit generischen Daten gängiger Entsorgungs- und Verwertungsverfahren abgebildet. Da es bei der Auswahl der Szenarien am Lebensende keine engen Vorgaben gibt, können dafür gemachten Annahmen sehr unterschiedlich sein, was eine Vergleichbarkeit sehr erschwert.

Hier bedarf es grundsätzlich einer Standardisierung für die Bewertung der Demontage und Aufbereitung nach dem Lebensende der Produkte und deren Zuführung zu Recycling- und/oder Verwertungsverfahren; sprich der potenziellen Recyclingfähigkeit.

Im Vorhaben RecycleWind 2.0 sollen dafür Kriterien ermittelt werden, und damit dann eine Blaupause für eine „EPD-Plus Rotorblatt“ erstellt werden. Die so erweiterte „EPD-plus“ mit integrierten Recyclingbewertungen dient dann zukünftig als Grundlagendokument zum Recycling für die Hauptkomponenten WEA und beinhaltet:

  • Informationen vom Hersteller über ein Produkt und dessen Komponenten, zur Demontage, damit Entsorgern und Recyclingunternehmen die Ausführung von optimierten End-of-Life Arbeitsabläufen erleichtert werden kann
  • Eine Aussage/ Bewertung zur Recyclingfähigkeit, die auch das Vorhandensein von Kreislaufsystemen mit einzuschließen hat
  • Eine Auswertung des Produktes anhand von LCA-Analysen (u.a. Carbon Footprint) und Darstellung der Gutschriften durch Stoffflüsse in Recycling- und/oder Verwertungsverfahren

Für die Bewertung einer ganzen Windenergieanlage sind mehrere EPDs, jeweils für die Hauptkomponenten, notwendig.

 

Gütegemeinschaft

Basiselement einer derartigen Gütegemeinschaft, die im Bereich Abfallwirtschaft u.a. für (mineralische) Recyclingbaustoffe, Kompost oder für Sekundärbrennstoffe bereits existieren, aber auch bei Produkte wie den RAL-gütegesicherten Mineralwollen bekannt sind, ist die Etablierung eines Güteausschusses, der die Einhaltung der Vorschriften zur Gütesicherung sicherstellt.

Im Güteausschuss sollten alle wichtigen Akteursgruppen durch entsprechende Mitglieder vertreten sein; daneben auch Vertreter von Genehmigungsbehörden und FuE. Da die Akteure z.T. untereinander am Markt auch als Konkurrenten agieren können, bietet sich für die Organisation und Koordination sowie der Moderation die Leitung des Güteausschusses durch eine „neutrale Stelle“, wie z.B. ein An-Institut der Hochschule Bremen an.

Der Güteausschuss vergibt Gütesiegel für Mitgliedsfirmen, die sich an die festgelegten Standards halten. Dies ist durch erfolgreiche Teilnahme an festgelegten Zertifizierungen/ Überprüfungen nachzuweisen.

Die Arbeit einer derartigen Gütegemeinschaft fußt dabei auf ausreichenden Produktdeklarationen seitens der Hersteller; wobei im Falle der WEA hier die Hauptkomponenten jeweils getrennt zu betrachten sind. Die entwickelte EPD-plus bzw. die darin geforderten Daten sollte für Mitglieder der Gütegemeinschaft als Standard gelten, soweit diese zukünftig nicht generell, insbesondere für langlebige Produkte, vom Gesetzgeber vorgeschrieben werden.

Die Gütegemeinschaft schafft durch eine laufende Aktualisierung der Bewertungen damit auch eine ständige Neubewertung der „alten“ EPDs. Allein diese wiederkehrende (Neu-)Bewertung wird dem Recycling langlebiger Produkte und damit auch der Herstellerverantwortung gerecht.

Daneben ist ein Überblick über den Gesamtbestand aller Windenergieanlagen und deren Kenndaten für die Arbeit in der Gütegemeinschaft von großer Bedeutung. Nur darüber lassen sich Stoffstromflüsse des derzeitigen und des zukünftigen Bestandes abbilden bzw. prognostizieren und damit notwendige Aufbereitungs- und Verwertungskapazitäten abschätzen bzw. aufzeigen. Bei fehlenden Kapazitäten sind entsprechende Lösungen im Rahmen der erweiterten Herstellerverantwortung zu diskutieren.

Aufgaben einer Gütegemeinschaft
Erstellung bzw. Festschreibung von Standards zum Rückbau von WEA bzw. der Hauptkomponenten, zu Demontage, Aufbereitung und zur Verwertung der einzelnen Komponenten, inklusive eventueller Vorgaben zur Stoffsubstitution (siehe u.a. Bleikugeln als Trimmmassen in den Rotorblättern) unter Beachtung der laufenden Entwicklung auf dem Markt (Stand der Technik, alternative Materialien).

Zur Bewertung der Recycling- und Kreislauffähigkeit der Hauptkomponenten und des Gesamtsystems sind Definitionen zu Recyclingfähigkeit, Recycling- und Verwertungsquoten und daraus abgeleitete Steuerungsgrößen festzulegen und damit eine Bewertung des Gesamtsystems WEA prozessbezogen unter Anwendung von Resilienzkriterien (u.a. Anpassungsfähigkeit, Redundanzen) durchzuführen.

Ferner ist neben der Bewertung der Recycling- und Verwertungsquote auch die Nutzung von LCA-Bewertungen bzw. des CO2-Footprints als Steuerungsgröße mit heranzuziehen.

 

Definition von Kennzahlen/ Begriffen

Zur späteren Steuerung in dem geplanten Verwertungsnetzwerk sind fest definierte Kennzahlen bzw. Begriffe notwendig. Ausgehend von den in der Fachwelt seit längeren stattfindenden Diskussionen zu Recyclingquoten und deren Definition (u.a. KRU) und neueren Festlegungen im europäischen und deutschem Abfallrecht (u.a. GewerbeabfallVO) sind im Rahmen des Vorhabens RecycleWind folgende Begriffsdefinitionen festgelegt worden:

  • Die Verwertungsquote gibt an, wieviel von dem als Abfall anfallenden Produkt tatsächlich wieder stofflich und energetisch in der Wirtschaft genutzt wird. Es verdrängt durch diese Nutzung Primärressourcen wie Erze oder Rohöl.
  • Die Recyclingquote gibt an, wieviel von dem als Abfall anfallenden Produkt tatsächlich wieder stofflich in den Wirtschaftskreislauf geht. Dies sind die Mengen, die nach einer Aufbereitung zur Wiedernutzung an einen Produktionsbetrieb abgegeben werden.
  • Die Sekundärstoffquote gibt an, wieviel an reinem Sekundärrohstoff von den recycelten Mengen in die Produktion zurückgeführt werden kann. Die Recyclingmengen werden zum Einsatz als Sekundärrohstoff im Produktionsbetrieb noch weiter aufbereitet; entsprechender Schmutz und störende Bestandteile, nicht nutzbare Anteile (z.B. zu kurze Fasern) dabei abgetrennt. Im Metallhandel spricht man von den sogenannten Schuttabzügen.
  • Recyclingfähigkeit gibt für ein Produkt an, wie hoch die Masse an potenziell recycelbaren Stoffen ist, in Bezug auf die Gesamtmasse, die mit oder ohne Demontage und vorhandenen Aufbereitungstechniken gemäß Stand der Technik
    einer Nutzung als Sekundärrohstoff zum Ursprungszweck oder einem anderen
    Zweck zum Zeitpunkt der Bewertung des Produktes zugeführt werden kann.

Kreislauffähigkeit wird im Projekt RecycleWind als Bewertung eines gesamten Systems verstanden, in dem Wiederverwendung und Recycling einzelner Abfallströme durch Trennbarkeit und Demontage von Bestandteilen möglich ist und die Aufbereitung durch eine vorhandene Infrastruktur und Organisation der Akteure vorgenommen werden kann, so dass Sekundärstoffströme in hoher Qualität in einem nachfolgenden Produktionsprozess Primärrohstoffe substituieren und möglichst lange im Kreis geführt werden können.

Als Maß der Kreislauffähigkeit gilt im Projekt RecycleWind derzeit die Recyclingquote, die jeweils für die Hauptkomponenten getrennt zu ermitteln ist, wobei hier zu unterscheiden ist, immer bezogen auf Mg oder kg / Produkt (Hauptkomponente WEA)

a. Recyclingquote A hochwertig, d.h. zum Ursprungszweck, oder hochwertige Kaskadennutzung
b. Recyclingquote B zu einem anderen Zweck, u.a. mindere Kaskadennutzung
c. Gesamt Recyclingquote C als Summe a) und b)
d. Verwertungsquote D energetische Nutzung (z. B. Zementwerk, MHKW)
e. Verwertungsquote E gesamt als Summe c) und d)

Im Zuge der sich verstetigenden Datenlage zu den sogenannten „Schuttabzügen“ beim Einsatz von recycelten Mengen sollen die Sekundärstoffquoten dann die Recyclingquoten zur Bewertung der Kreislauffähigkeit ersetzen.

Die der Sekundärstoffquote zu Grunde liegende Menge entspricht der Menge, wie sie zur Berechnung der Substitutionsquote herangezogen wird. Die Substitutionsquote wurde von der Ressourcenkommission am UBA (KRU) zur Bewertung der Kreislaufwirtschaft vorgeschlagenen und gibt an, wie hoch der Anteil an Sekundärware an einem Neuprodukt ist. Die von uns definierte Sekundärstoffquote schaut aus der Blickrichtung Abfall auf die Kreislaufwirtschaft, die Substitutionsquote schaut aus dem Blickwinkel (Neu)produkt auf die Kreislaufwirtschaft.

Bei einer zukünftigen Etablierung einer Gütegemeinschaft RecycleWind sind die vorgenannten Definitionen von Steuerungsgrößen von den Mitgliedern im Güteausschuss zu diskutieren und anschließend dann per Mehrheitsbeschluss entsprechende Kriterien festzulegen.

 

 

   

 

 

RecyleWind • Verwertungsnetzwerk - selbstlernend und resilient • IEKrW

Dieses Vorhaben (FKZ: AUF0009) wird von der Bremer Aufbau-Bank GmbH mit Mitteln aus dem „Programm zur Förderung angewandter Umweltforschung AUF“ der bremischen Senatorin für Klimaschutz, Umwelt, Mobilität, Stadtentwicklung und Wohnungsbau und mit Mitteln der Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.