Warum versagt die Standard-Zinkbeschichtung bei Offshore-Windkraftanlagen?
Korrosionsrisiken bei der Offshore-Windenergieerzeugung
Mit dem weltweiten Ausbau erneuerbarer Energien haben sich Offshore-Windkraftanlagen zu einer der am schnellsten wachsenden erneuerbaren Energiequellen entwickelt. Die Meeresatmosphäre zählt jedoch zu den extremsten Umgebungen der Erde, wo derzeit eine neue Generation von Offshore-Windkraftanlagen errichtet wird. Die Kombination aus hoher Salzkonzentration in der Luft, hoher Luftfeuchtigkeit und UV-Strahlung schafft extreme Bedingungen für die Metallkorrosion. Am häufigsten werden dabei die Befestigungselemente beschädigt.
Daten des National Renewable Energy Laboratory (NREL) zeigen außerdem, dass die Instandhaltungskosten für Korrosionsschutz etwa 25 % der Gesamtbetriebskosten eines Windparks über einen Zeitraum von 20 Jahren ausmachen. Dies ist ein schwerwiegender Fehler bei der Verwendung von standardmäßigen verzinkten Befestigungselementen (Schrauben).
Warum versagen herkömmliche verzinkte Befestigungselemente?
Die Verzinkung (galvanische Verzinkung) bildet einen dünnen Schutzfilm (üblicherweise 5–8 Mikrometer dick). Zink bietet unter milden Bedingungen einen wirksamen Schutz, jedoch wird die dünne Zinkschicht durch die im Meersalz enthaltenen Chloridionen schnell abgebaut. Ohne Zink beginnt der darunterliegende Stahl sofort zu rosten. Dabei entsteht Wasserstoff, der den Stahl versprödet und seine Tragfähigkeit verringert.
Die Verwendung von Edelstahlschrauben in Kontakt mit Kohlenstoffstahl (Turmflansch – Kohlenstoffstahl) führt zu einer beschleunigten Korrosion des Kohlenstoffstahls. Beim Zusammenwirken von Kohlenstoffstahl und Edelstahl in einem Stahlturm kommt es zu galvanischer Korrosion. Dadurch korrodiert der unedlere, also der Kohlenstoffstahl, schneller, was das Versagen der Verbindung beschleunigt.
Hier ist das Beschichtungsverfahren, das allen anderen überlegen ist und alle Leistungsanforderungen erfüllt:
Feuerverzinkter Stahl (HDGS) Verbindungselemente werden so konstruiert, dass sie durch eine metallurgische Verbindung zwischen dem Werkstoff des Verbindungselements und der Beschichtung Korrosionsschutz bieten. Die resultierende Beschichtungsdicke liegt je nach Anwendung zwischen 50 und 100 Mikrometern und bietet einen Schutz vor mechanischem Abrieb.
ASTM F1941:Standard-Spezifikation für die Zinkbeschichtung von Eisen- und Stahlbeschlägen.
EN 13889:Prüfverfahren für feuerverzinkte Beschichtungen.
Abschluss
Bei der Auswahl von Befestigungselementen für Offshore-Windparks geht es nicht um die günstigste Lösung, sondern um die Berechnung der Lebenszykluskosten. Durch Investitionen in Befestigungselemente mit bewährter Korrosionsschutztechnologie – untermauert durch Materialzertifizierungen und Prüfdaten von unabhängigen Dritten – können Projektmanager Ausfallzeiten drastisch reduzieren und die strukturelle Integrität von Windkraftanlagen über Jahrzehnte hinweg sichern.
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