Neben der Solarenergie spielt auch die Windenergie eine wichtige Rolle bei der Umsetzung der Energiewende. Windkraftanlagen sind keineswegs neu, sondern werden schon seit vielen Jahren genutzt. Mittlerweile wird die erste Generation von Windkraftanlagen durch umfangreiche Repowering-Maßnahmen durch neuere Anlagen mit verbesserter Nennleistung ersetzt. Allein dadurch steigt der Anteil der Windenergie am Strommix deutlich an.
Windkraftanlage von Vortex Bladeless
Windkraftanlagen aus den 1990er Jahren hatten eine durchschnittliche Nennleistung von etwa 0,5 MW. Neue Anlagen erreichen dagegen heute rund 2,7 MW.
Doch auch die neuen Generationen haben alte Grenzen. So können sie nur bodennahen Wind bis zu einer Höhe von 200 Metern nutzen. Deutlich höher fliegen dagegen Flugwindkraftanlagen. Sie bestehen nicht aus einer starren Konstruktion, sondern sehen eher aus wie überdimensionale Lenkdrachen. Mit Halteseilen am Boden verankert, ziehen sie in Höhen von bis zu 800 Metern ihre Kreise oder Achten. Ein am Flugkörper befestigtes Seil treibt eine Winde an, die mit dem Boden verbunden ist.
Erste Pilotanlagen erzeugen Nennleistungen von 100 KW, mit denen sich etwa 400 Haushalte versorgen lassen. Gleich mehrere Startups arbeiten an der Produktreife für die Serienprodukt solcher Flugwindanlagen.
Während Windmühlen und Lenkdrachen beinahe heldenhaften Vorbilder für Windkraft- und Flugwindanlagen darstellen, hat sich das spanische Startup Vortex Bladeless die Inspiration für ihre innovativen Windtürme ohne Rotorblätter bei einem Brückeneinsturz geholt. Nachdem 1940 in den USA die Tacoma Narrows-Brücke eingestürzt war, stellten sich starke Winde als Ursache heraus. Sie hatten die Brücke in Schwingungen versetzt, die sich immer mehr verstärkten, bis die Konstruktion der Energie nicht mehr standhalten konnte.
Bei den Vortex-Windrädern wird nach dem gleichen Prinzip eine Säule in Schwingung versetzt. Sie sieht fast aus wie ein im Bau befindliches Windrad, dem nur noch die Rotorblätter fehlen (siehe Foto). Die braucht sie aber nicht, denn die Schwingungen und Verformungen der Säule erzeugen ganz ohne äußere bewegliche Teile elektrische Spannung. Auch wenn sie noch nicht so effizient sind wie moderne Rotoranlagen, sprechen einige Vorteile für ihren Einsatz. Ohne Rotoren und Getriebe sind sie wartungsarm und haben eine längere Lebensdauer. Außerdem erzeugen sie keinen hörbaren Schall und stellen keine Gefahr für Vögel oder andere Tiere dar. Der größte Vorteil ist jedoch der geringere Platzbedarf.
Dass es nicht immer klassische Rotoren sein müssen, zeigt auch das Beispiel der O-Wind-Turbine. Diese kugelförmige Turbine ist besonders dort interessant, wo herkömmliche Windräder keinen Platz finden: in Innenstädten. Hier gibt es zu viele Hindernisse für große Anlagen und der Wind weht zu chaotisch. Genau das nutzt die O-Wind-Turbine perfekt aus. Ähnlich wie die Solar-Balkonkraftwerke kann sie praktisch überall aufgestellt werden, wo Wind weht. Auf einer kleinen Fläche von etwa 25 Zentimetern finden vertikale und horizontale Lüftungsöffnungen Platz, die größer sind als der Auslass. So entsteht schon bei leichtem Wind ein Rückstoß, der eine Turbine antreibt und Strom erzeugt.
Zwar ist die erzeugte Strommenge überschaubar, dafür können solche Kleinanlagen fast überall eingesetzt werden. Und in einem dezentralen Stromnetz ist letztlich nur die Gesamtleistung entscheidend, nicht aus wie vielen Erzeugungsanlagen sie stammt.
Text: Falk Hedemann
In Teil 1 unserer Serie zu Innovationen bei den erneuerbare Energien geht es um Solaranlagen:
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