22.04.21 Innovationen: Wissen, woher der Wind weht Autor*in: Hans-Joachim Ziegler • Lesedauer: 3 min.

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Zusammenfassung

Windrad in die Landschaft stellen und fertig: So geht Windkraft. Die Windspargel werden länger, die Technik dahinter effizienter – sonst passiert da nicht viel Neues. Denken viele. Und denken falsch. Wir präsentieren vier überraschende Ansätze, Wind in Energie zu verwandeln.

1. Das fliegende Windrad

Weiter oben wehen die Winde stärker. Um die Ausbeute an Energie zu steigern, wachsen die Windräder immer weiter in die Höhe. Viel weiter nach oben geht es allerdings nicht, da macht die Statik nicht mit. Könnte eine Windkraftanlage fliegen, könnte sie bis auf 500 oder 600 Meter aufsteigen, wo verlässlich starke Winde wehen. Was heißt „könnte“? Weltweit probieren Dutzende von Unternehmen aus, ob und wie eine fliegende Windkraftanlage funktionieren könnte. Eine Frage ist schon beantwortet: Die fliegenden Windräder sehen eher wie ein Drachen – so wie ihn Kinder im Herbst in die Lüfte schweben lassen. Gehalten werden diese Drachen allerdings nicht von Kindern, sondern von mehrere hundert Meter lange Halteseilen, die im Boden vertäut werden. Jetzt schon ist klar: Die fliegenden Winddrachen verbrauchen rund 90 Prozent weniger Material als die stehenden Anlagen – und liefern dabei den doppelten Ertrag, und den wegen der stabilen Winde auch verlässlich. Damit wird aus dem bislang volatilen (Flaute!) ein zuverlässiger Energielieferant. Die damit verbundene Sicherheit sorgt für sinkende Strompreise, hat das Fraunhofer-Institut IWES berechnet: Die Kosten betragen zwei bis vier Cent je Kilowattstunde. Billiger – und umweltfreundlicher – geht es nicht. Die bittere Pille: Mehr als Prototypen dieser Flugwindkraftanlagen gibt es bisher nicht.

2. Windturbinen ohne Rotorblätter

Gegner von Windrädern zeigen sich genervt von den Rotorblättern, denn die reflektieren das Licht – der berüchtigte „Disco-Effekt“. Aber Windkraftanlagen ohne Rotorblätter, geht das überhaupt? Ja, antwortet das spanische Start-up Vortex Bladeless. Es entwickelt Windturbinen, die wie flatternde weiße Türme in den Himmel ragen. Ganz ohne Rotorblätter. Was futuristisch aussieht, basiert auf bekannten physikalischen Grundlagen. Die Kraft des Windes lässt den Kegel vibrieren, wenn er daran vorbeiströmt. Daraus entsteht Schwingungsenergie, die durch einen piezoelektrischen Effekt in Strom verwandelt wird. Die Turbinen kommen weitgehend ohne bewegliche Teile aus, was die Wartungskosten minimiert. Die Lebensdauer – geschätzt auf 15 bis 20 Jahre – wird bestimmt davon, wie lange das Material hält. Ein weiterer Vorteil: Die Windturbine „tanzt“ zwar im Wind, erzeugt aber keinen hörbaren Schall. Außerdem ragt sie nicht allzu weit in den Himmel: Die Türme von Vortex Bladeless sind bescheidene 2,75 Meter hoch. Ebenso bescheiden ist allerdings ihr Wirkungsgrad: Es sind mehrere Vortex-Windturbinen nötig, um einen einzigen Haushalt zu versorgen. Wann (und ob) die Serienproduktion anlaufen wird, ist derzeit nicht absehbar.



3. Das schwimmende Windrad

Niemand mag aus dem Küchenfenster auf Windräder schauen. Daher ist der Bau neuer Windparks an Land ziemlich zum Erliegen gekommen. Die Windparks auf hoher See ärgern keinen Nachbarn, daher steigt ihre Zahl. Allerdings sind Offshore-Windpark angewiesen auf geringe Wassertiefen, schließlich muss das Fundament fest im Boden verankert werden. Das geht auch anders: mit schwimmenden Windkraftanlagen, gehalten von Ankern, die sich am Meeresboden ansaugen. Seit 2009 gibt es einen Prototypen, „Hywind“, vor der Küste Norwegens. Weitere – größere – Anlagen sind nicht nur vor der norwegischen, sondern auch vor der schottischen und der französischen Küste geplant. Die technische Herausforderung: Eine schwimmende Struktur muss genug Auftrieb bieten, um das Gewicht der Turbine zu tragen und Bewegungen in Grenzen zu halten. Das klappt offenbar am besten beim „Halbtaucher“: Da sich die Auftriebskörper sehr weit unter der Wasseroberfläche befinden, halten sie auch starken Wellenbewegungen und Seegang stand.



4. Vertikal- statt Horizontalachser

Normale Windräder müssen sich nach dem Wind ausrichten, weil sie Horizontalachser sind. Vertikalachser stehen immer richtig – egal aus welcher Richtung der Wind weht. Dieser Vorteil ist bestens bekannt, bislang ist es jedoch nicht gelungen, effiziente und langlebige „vertikale“ Windkraftanlagen zu bauen. Das scheint sich allmählich zu ändern, etwa durch das Schweizer Start-up Agile Wind Power. Die Vorteile ihres „Vertical Sky“: Die Anlagen sind dreimal leiser und sorgen durch die geringere Höhe von 105 Metern für weniger Schlagschatten – allerdings auch weniger Effizienz. Bei aufrecht stehenden Rotoren muss mindestens ein Flügel immer gegen den Wind ankämpfen, damit sinkt die Leistung zwangsweise um mindestens 30 Prozent. Aber das muss ja nicht das entscheidende Kriterium sein: Agile Wind Power beispielsweise setzt auf die mangelnde Lautstärke als Argument: „Unsere Anlagen sind sehr leise“ – und kämen damit für Standorte in Frage, die derzeit für Windkraftanlagen tabu sind.

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