Studie: Fliegende Windturbinen könnten globalen Stromverbrauch decken

Studie: Fliegende Windturbinen könnten globalen Stromverbrauch decken

von Jan Willmroth

Eine US-Studie bescheinigt fliegenden Windkraftanlagen gigantisches Potenzial. Noch aber fehlen kommerzielle Produkte.

Es sind Leute wie Saul Griffith, die mit ihren Ideen die Windenergie neu erfinden. Der Gründer des US-Unternehmens Makani Power lässt Segelflieger steigen, anstatt Windmühlen einzubetonieren. 250 Meter über der Erde rotieren die Fluggeräte, angebaute Propeller erzeugen Strom, der über Kabel zum Boden fließt. Google fand das Konzept so überzeugend, dass es Makani im vergangenen Jahr kurzerhand übernahm.

Dabei ist Makani nur ein Startup von vielen.

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Stromerzeugende Drachen, Helium-Ballons mit integrierter Windturbine, Segelflugzeuge als Generatoren: Windenergie beschränkt sich längst nicht mehr auf Windräder in der Landschaft und vor der Küste, die mit dem jahrtausendealten Windmühlen-Prinzip Strom erzeugen und bei Flaute still stehen.

Mehr als 20 Unternehmen und Forschungsprojekte haben weltweit Konzepte für schwebende und fliegende Windkraftanlagen entwickelt, um das Potenzial der Höhenwinde zu nutzen. Mehr als 100 Patente für solche Technologien haben sie allein in den USA angemeldet.

In großer Höhe weht der Wind viel stärker als in Bodennähe – und es herrscht kaum Flaute. Das ist die Grundlage der Idee: Während Windräder am Boden im Standby-Modus herumstehen, haben die Höhenwind-Anlagen fast nie Pause. Je nach Windstärke passen die Betreiber die Höhe der Anlagen an und können so für eine optimale Ausbeute sorgen.

Windige Aussichten?Während es derzeit noch keine kommerziell betriebene Flugwindkraftanlage gibt, bescheinigen Wissenschaftler dem Konzept ein riesiges Potenzial. In einer aktuellen Studie haben Forscher der Universität von Delaware in den USA dieses Potenzial untersucht.

Dazu identifizierten sie Punkte in der Atmosphäre, die als "Standort" solcher Kraftwerke besonders geeignet scheinen. Die Ergebnisse dokumentieren sie in der April-Ausgabe des Fachjournals „Renewable Energy“: Demnach gibt es so viele geeignete Orte auf dem Planeten, dass fliegende Kraftwerke zumindest theoretisch eine Leistung von mehreren Terawatt bereitstellen könnten – sie könnten somit mehr Strom produzieren, als die Welt derzeit verbraucht.

Christina Archer, Leitautorin der Studie und Koryphäe auf dem Gebiet der Flugkraftwerke, war selbst von den Ergebnissen überrascht: „Diese Gebiete – wir nennen sie „Windgeschwindigkeits-Maxima“ – gibt es an weitaus mehr Orten, als wir bislang dachten“, sagte sie laut dem Online-Wissensmagazin Phys.org.

Die identifizierten Landstriche zeichnen sich durch ständige und kräftige Winde in niedrigen Höhen aus – so sind die Kabel kürzer und die Übertragungsverluste gering.

Für die Berechnungen nutzten Archer und ihre Kollegen stündliche Wetterdaten von 1985 bis 2005 und suchten nach Orten, an denen die Windgeschwindigkeit unterhalb von 3000 Metern mindestens 15 Prozent der Zeit bei mehr als zehn Meter pro Sekunde liegt (zum Vergleich: an Deutschlands Küsten liegen die Geschwindigkeiten in 80 Meter Höhe im Schnitt bei sieben bis zehn Metern pro Sekunde).

Das Ergebnis: Auf mehr als einem Viertel der Erdoberfläche findet man solche Gebiete. Als Paradebeispiele nennen die Forscher die Great Plains in den USA, äquatornahe Gebiete in den Ozeanen und der sogenannte Somali Current am Horn von Afrika.

Höhenwindkraft: Genügend Strom für die ganze WeltUm das technische Potenzial zu veranschaulichen, nehmen die Autoren eine weitreichende Installation von Flugwindkraftanlagen in diesen Wind-Maxima an. Sie beschreiben drei Szenarien mit einer unterschiedlichen Anzahl von Anlagen pro Fläche.

Schon im mittleren Szenario mit 1.000 Anlagen pro Quadratkilometer steht am Ende eine Leistung von 7,5 Terawatt weltweit – derzeit sind global Kraftwerke mit einer Leistung von rund 5,3 Terawatt am Netz.

Die Erkenntnis, dass es weitaus mehr vielversprechende Orte für die Höhenwindanlagen gibt, als bislang gedacht, wirkt vielversprechend. Mehr als ein Gedankenspiel sind die darauf aufbauenden Ergebnisse vorerst aber nicht: Die Forscher selbst merken an, dass sie nur das Potenzial der Technik zeigen können – Beschränkungen durch Stromnetze, Luftfahrt-Vorschriften und Landnutzungs-Konflikte klammern sie aus.

Erste Projekte am NetzAuch wirtschaftliche Fragen standen nicht im Fokus der Studie – noch lohnen sich Flugwindkraftanlagen nicht von allein, weil die Macher noch technische Hürden überwinden müssen. Immerhin versprechen sie günstigeren Windstrom als er heute mit konventionellen Windkraftanlagen zu erzeugen ist.

Erste Anzeichen für einen Durchbruch der Technik gibt es indes. Erst kürzlich installierte das US-Unternehmen Altaeros seinen Helium-Ballon mit integriertem Rotor in Alaska. Das Berliner Startup Enerkite betreibt bereits eine Testanlage und könnte im kommenden Jahr zu den ersten gehören, die eine Komplettlösung auf den Markt bringen.

Viel verspricht sich auch der Berliner Unternehmer Uwe Ahrens von seinem Konzept, mittels Drachen Strom erzeugende Schienenfahrzeuge anzutreiben.

Inzwischen gibt es einen eigenen Weltverband der Höhenwind-Unternehmen, und auch Deutschland hat seinen eigenen Höhenwind-Verband. Die Branche formiert sich also, die Ideen reifen aus, Fördergelder und Investitionen fließen – die spannende Frage ist dabei nicht mehr, ob bald die ersten Anlagen im großen Stil errichtet werden, sondern welche Technologien dabei das Rennen machen.

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