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Mittwoch, 24. Januar 2018

Windkraft

Windkraftwerke schwingen sich in den Himmel

Von Oliver Klempert | 25. Oktober 2013 | Ausgabe 43

Ein neuartiges Konzept zur Stromgewinnung will beweisen, dass das Potenzial noch bei Weitem nicht ausgeschöpft ist. "Höhenwindenergie" heißt das Zauberwort.

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Über das große Feld des stillgelegten Berliner Flughafens Tempelhof weht auch sonst immer ein starker Wind – doch an diesem Tag weht er besonders stark. Das sind gute Voraussetzungen, um den Drachen am Himmel seine Bahn ziehen zu lassen.

Der Flugdrachen, der eher an ein Spielzeuggerät erinnert, ist ein Experimentiergerät. Er gehört der Firma Enerkite GmbH aus Kleinmachnow bei Berlin. Gelenkt wird er von einer computergestützten Automatik über drei Seile, die an einer Seiltrommel auf einem alten Feuerwehrfahrzeug befestigt sind.

Höhenwind nutzen ...

Zwei Seile lenken den Drachen, ein drittes holt ihn innerhalb weniger Sekunden ein. Kurz darauf schießt der Drache wieder nach oben – ein am Boden stehender Generator in einer Seiltrommel erzeugt allein aus den daraus entstehenden Zugkräften Strom.

Noch ist die Entwicklung des Prototyps nicht ganz abgeschlossen. Das soll 2014 aber der Fall sein. Schon 2015 könnte dann ein professioneller Drachen mit der Bezeichnung "EK30" auf den Markt kommen. Die neue Technik könnte dann sowohl regional vor Ort zur Stromerzeugung genutzt werden oder als mobiles Notstromaggregat in Form einer Containeranlage in Krisengebieten anstatt von Dieselgeneratoren.

Der EK30 ist Teil eines internationalen Technologietrends – der Höhenwindenergieanlagen. Bereits vor wenigen Jahren hatten spektakuläre Projekte auf diesem Gebiet für Schlagzeilen gesorgt. Das Konzept soll gleich anhand mehrerer Modelle bald zur Marktreife geführt werden.

Vor wenigen Wochen hatte dafür die "Airborne Wind Energy Conference" nach Berlin eingeladen, ein Treffen Dutzender Entwickler, Forschungsgesellschaften, Hochschulen und Verbände. Denn mittlerweile gibt es viele existierende Prototypen und Modelle, Basistheorien, Erfahrungen und neuere Forschungsergebnisse.

"Deutschland kann inzwischen als weltweit mit führend in den Höhenwindtechnologien angesehen werden", betont Guido Lütsch, Präsident des Bundesverbandes Höhenwindenergie.

"Ob Flaute, schleppender Netzausbau oder Platzmangel: Die konventionelle Windkraft kämpft in Deutschland mit einer Reihe von Schwierigkeiten. Höhenwindkraftwerke könnten hier Abhilfe versprechen", sagt Lütsch. Schließlich nehmen mit der Höhe Stärke und Verfügbarkeit von Wind zu. Ziel sei daher, diesen stetigeren Wind in Höhen von 300 m bis 500 m zu ernten. Teilweise könnten so Verfügbarkeiten von mehr als 90 % erreicht werden.

Mittlerweile gibt es hierfür viele unterschiedliche Formen und Konzepte. Unternehmen betreiben Demonstrationsanlagen von an Ketten befestigten Windsegeln, Flügel- oder Propellersysteme mit einer elektrischen Leistung von bis zu 60 kW. Die europäischen Entwicklungen, wie die von Enerkite, der Universität von Delft in den Niederlanden oder der bei Turin beheimateten italienischen Firma Kitegen, befassen sich mit Lenkdrachen, welche am Boden befindliche Generatoren antreiben.

Erst im Frühjahr dieses Jahres hat Kitegen dabei einen Achtungserfolg errungen: Für die weltgrößte Anlage zur Abscheidung und Verwendung von CO2 der Jutail United Petrochemical Company in Saudi-Arabien wird das Unternehmen mit seinen Drachen die Stromversorgung übernehmen.

Auf Drachenflügel setzt auch die US-amerikanische und kürzlich von Google übernommene Firma Makani Power. Das 30-kW-System besteht aus mit Propellern besetzten 8 m langen Flügeln. Die Propeller erzeugen Strom, der über ein Kabel zum Boden übertragen wird. Das Unternehmen visiert bereits Anlagen mit Spannweiten von 65 m an, die eine Leistung von 5 MW bereitstellen könnten. Das entspräche der Kapazität großer Offshore-Windkraftanlagen mit einer Turmhöhe von mehr als 120 m.

Sogar auf den Meeren könnten die Höhenwindenergieanlagen zum Einsatz kommen und langfristig die kostspieligen Offshore-Windkraftanlagen ersetzen. Hier kommt die Hamburger Firma Skysails ins Spiel: Mit ihrem Flugdrachen "Skysails Power" soll Windenergie auf hoher See erzeugt werden. Auf einer schwimmenden Plattform wird dazu ein Generator mit Seiltrommel angebracht.

Das Prinzip funktioniert wie beim EK30 von Enerkite, doch die Seillänge erlaubt ein Aufsteigen des Drachens bis in 800 m Höhe. Auf diese Weise könnte Strom auch dort erzeugt werden, wo die Türme von Offshore-Windkraftanlagen aufgrund der Wassertiefe nicht mehr errichtet werden können. Erste Anlagen mit mehreren 100 kW Leistung sollen in zwei bis drei Jahren marktreif sein, im Megawattbereich in drei bis fünf Jahren.

Inzwischen wird die neue Technik von wissenschaftlicher Seite begleitet. So hat sich das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Iwes) aus Kassel 2012 intensiv mit dem Thema beschäftigt. Auf Basis von Herstellerangaben hat das Iwes Informationen zusammengestellt, wie sich die Stromgestehungskosten im Vergleich von Höhenwindanlagen zu konventionellen Anlagen verhalten würden. Demnach lägen die Kosten für Flugwindenergieanlagen bei unter 4 Cent/kWh, die einer normalen Windkraftanlage zwischen 6 Cent/kWh und 9 Cent/kWh.

"Noch spielt das Thema bei uns eine untergeordnete Rolle. Viele Anlagen sind noch Prototypen. Unter der Voraussetzung, dass sie eines Tages technisch in industriellem Maßstab realisierbar sind, ist das Konzept aber durchaus interessant", erklärt Christoph Richts vom Fraunhofer Iwes, Projektmitarbeiter im Projekt für Flugwindenergieanlagen. Ganz anders hingegen beim Bundesverband Windenergie – dort spielt das Thema auf Nachfrage bislang keine Rolle.  OLIVER KLEMPERT

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