Windenergie: Der Wettlauf um die besten Windräder hat gerade erst begonnen

Lenkdrachen soll Energie gewinnen

Sie sehen aus wie übliche Lenkdrachen, doch sollen sie zukünftig der Gewinnung von Windenergie dienen. Die Technische Universität Delft in den Niederlanden, deren Drache hier zu sehen ist, forscht seit Jahren im Kite Power Projekt an dieser Technologie und hat schon mehrere Prototypen getestet. 2015 könnten laut der Brandenburger Firma Enerkite die fliegenden Kraftwerke auch in Deutschland für Energie sorgen.

Die Drachen fliegen dafür in 300 bis 600 Metern Höhe und zapfen dort die konstanten Windströme für die Stromgewinnung ab. Über ein Seil ist der Drache mit einer mobilen Bodenstation gekoppelt. Die Flugsteuerung sowie der Generator laufen per Autopilot. Im Gegensatz zu großen Windanlagen sind die „Energiedrachen“ flexibel einsetzbar, leise und auch noch günstiger.

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Die USA setzt ebenfalls auf Fluggeräte zur Energiegewinnung, doch diese ähneln eher einem Flugzeug. Windturbinen aus Glasfasern und Karbon machen dabei die Stromgewinnung in der Luft möglich. Die Forschung des kalifornischen Unternehmens Makani Power an der Airborne Wind Turbine wird unter anderem von Google bezuschusst. Die Turbine, die bis zu 600 Meter hoch fliegt, wird von einem Hauptseil gehalten, während die Luftenergie über ein anderes Seil zum Boden gelangt. Dabei fliegt die Windturbine kreisförmig und quer zum Wind, wodurch sie sehr hohe Geschwindigkeiten erreicht. Der Prototyp kann sogar teilweise selbstständig den Flugmodus wechseln. Das Unternehmen plant die Windturbinen auch auf der See einzusetzen.

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Zumindest auf den Plänen der Konstrukteure bringen diese Windgeneratoren mehr Leistung als konventionelle Windmühlen. Der vertikale "Aerogenerator" wird auf hoher See installiert. Die Stromausbeute liegt bei 10 Megawatt, rund drei Megawatt mehr als die bisher größte Windanlage produziert. Die Spannweite kann nach Angaben des britischen Herstellers Windpower bis zu 230 Meter betragen. Dagegen sehen die bisher üblichen Windmühlen eher schlapp aus - die neuesten Anlagen der konventionellen Bauart sollen nämlich einen Rotorendurchmesser von "nur" 180 Meter haben.

Texte: Miguel Zamorano

Recherche: Andreas Menn

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Schaut wie eine Steinschleuder aus, ist aber ein Lenkdrache. Die Idee: der Kite-Segel der italienischen Firma Kite Gen ist an einem bewegbaren Arm an zwei Seilen befestig und wird dann auf eine Höhe von 800 bis 1000 Metern gebracht. Dort dreht der Winddrachen konstante Achten und treibt so die Turbine an. Der Vorteil: in mehr als 1000 Meter Höhe bläst der Wind konstanter als in Bodennähe. Bei einer Windgeschwindigkeit von 25 km/h läge die Energieausbeute laut Hersteller bei drei Megawatt.

300 Drachen brächten so die Leistung eines Atomkraftwerks - und da der Wind in der Höhe nahezu durchgehend bläst, gäbe es keine großen Ausfallzeiten. Der Haken: Flugzeuge müssten das Gebiet umfliegen. Das scheint bei der hohen Verkehrsdichte am europäischen Himmel und der Größe der Lenkdrachen-Parks nicht praktikabel. Das Modell ist derzeit noch in der Erprobungsphase.

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Auch die M.A.R.S.-Anlage produziert mit Hilfe von Höhenwinden Energie. Das Mageen Power Air Rotor System wird dazu mit Helium gefüllt und steigt nach oben. Bläst der Wind, dreht sich der Ballon um die eigene Achse und treibt den Rotor an. Bis zu ein Megawatt Strom soll so erzeugt werden, das über ein Kabel nach unten fließt.  

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Dieses Modell aus den USA sieht aus wie eine übergroßes Stück menschlicher DNA und heißt daher auch Helix Wind. Diese Turbine dreht sich um die eigene Achse und produziert so Strom. Allerdings nicht viel: nur 4,5 Kilowatt bei einer Windgeschwindigkeit von 18 km/h. Die Windhelix eignet sich also eher für das Eigenheim. Bei einer einzelnen Helix-Länge von sechs Metern sollte man eine enstprechend große Hütte haben.

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Dieses vertikale Modell soll leise sein und sich unauffälliger als die massigen, konventionellen Windmühlen in die Landschaft fügen. Die Anlage des britischen Unternehmens quietrevolution wird auf Dächern oder auf 18-Meter hohen Posten montiert und kann je nach Windgeschwindigkeit bis zu 16 Kilowatt Strom erzeugen. Die "vertical axis wind turbine (VAWT)" ist daher auch für das Eigenheim oder für kleinere Gebäude gedacht.

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Daher suchen vor allem Neueinsteiger in die Offshore-Windkraft nach Alternativen, um die Meeres-Windparks leistungsfähiger und zugleich billiger zu machen. So entwickelt das britische Unternehmen Wind Power eine Turbine mit revolutionärem Konzept: Die Rotoren des Aerogenerators X streichen parallel zu den Wellen übers Meer. Ihre Spannweite kann bis zu 230 Meter erreichen. Dabei ragen sie dank des neuen Designs nur halb so hoch aus dem Wasser wie klassische horizontale Mühlen. Der Vorteil: Ihre Fundamente können kleiner ausfallen. Das spart Transportkosten, vor allem aber wird weniger Stahl und Beton benötigt.

Viel versprechen sich Ingenieure auch von sogenannten Zweiflüglern, an denen das niederländische Unternehmen 2-B-Energy forscht. Der Wegfall des dritten Rotorblatts spart Material, und die Zweiflügler lassen sich schon während des Transports auf dem Errichterschiff mit dem Maschinenhaus verschrauben, weil sie weniger Platz wegnehmen als die Dreiblättler. Zudem kreisen ihre Propeller hinter dem Turm. Die Folge: Sie können sich von selbst in den Wind drehen; bisher übernehmen das Motoren, die Geld kosten – und Strom verbrauchen.

Zuletzt hat es der norwegische Windanlagenhersteller Sway Turbine mit einem kühnen Entwurf in die Schlagzeilen geschafft. Bei seinem Offshore-Windrad hängen die Rotoren an einem Laufrad, das in den Generator integriert ist und diesen  antreibt – zu einer Spitzenleistung von zehn MW. Bei der Konstruktion des Turms verzichten die Norweger auf Eisenstahl, dadurch sinkt das Gewicht auf 162 Tonnen. Herkömmliche Maschinen sind bis zu 375 Tonnen schwer. Der Leichtbau verbilligt die Herstellung der ST10 laut Sway um bis zu einem Fünftel. Jetzt sucht das Unternehmen Industriepartner, um die superleichte Powermühle rasch auf den Markt zu bringen.

Man sieht: Der Wettlauf um die besten Windräder auf See hat gerade erst begonnen. Weitere Überraschungen sind nicht ausgeschlossen.