Eisabweisende Polymerbeschichtung (Forschung)

Herabsenkung der Gefriertemperatur von Eis auf Rotoroberflächen

Eisbildung schränkt die Nutzung von Windrädern in kalten Tagen extrem ein. Bei hoher Luftfeuchtigkeit und niedrigen Temperaturen, kann es zur Eisbildung an Rotorblättern kommen. In dem Fall muss das Windrad abgeschaltet werden, um Flugschäden durch den Eisabwurf zu verhindern. Im Stillstand können Enteisungssysteme dafür sorgen, dass das Eis schmilzt und die Rotorblätter wieder eisfrei werden. Diese Systeme reagieren allerdings meist erst, wenn das Eis schon gebildet wurde und verbrauchen darüber hinaus einen Teil der erzeugten Energie. Im Forschungsprojekt „Aktive eisabweisende Oberflächen für Rotorblättern – EISAB“ entwickelte die TU Dresden mit Verbundpartnern eine Polymerbeschichtung, die die Gefriertemperatur von Wasser auf der Windradoberfläche herabsetzt. Mittels Polymerketten, die an der Oberfläche verankert werden, wird die Kristallisierung des Wassers verhindert, in dem sich die Wassermoleküle an die Ketten binden, anstatt untereinander eine Verbindung einzugehen.

Forschungsprojekt EISAB

Pin Forschung Forschungspartner: TU Dresden: Institut für Werkstoffwissenschaft (Projektleitung), CIMTT Zentrum für Produktionstechnik und Organisation und Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Gefördert durch:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Rahmenprogramm Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA) Materialforschung für die Energiewende des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms

Projekt Website:
eisab.cimtt.de
Der Effekt ist der Zugabe von Salz auf eine Eisschicht sehr ähnlich – allerdings ohne, dass nachgestreut werden muss. Zusätzlich führt die pyroelektrische Eigenschaft der Beschichtung dazu, dass bei Temperaturschwankungen ein Ladungswechsel auf der Oberfläche verursacht wird. Dieser stört die Wassermoleküle bei der Kristallisation und kann auch schon gefrorenes Wasser bei erneuter Temperaturschwankung wieder lösen. Durch die Kombination der beiden Effekte ist es im Labormaßstab gelungen, dass selbst bei - 14°C Wassertropfen auf der beschichteten Oberfläche noch nicht gefriert.

Beschichtung mit Pyroelektrischen Polymeren und Tausalz-Kettenpolymeren auf molekularer Ebene (Bild: ©TU Dresden)

   

Wassertropfen auf unbeschichteter Oberfläche (oben) und auf beschichteter Oberfläche (unten) bei -14°C (Bild: ©TU Dresden)