Fliegende Kraftwerke Vom Winde verdreht


Unser täglich Strom gib von oben: Fliegende Kraftwerke sollen bald in großen Höhen aus stürmischen Winden Energie gewinnen. Gleich vier internationale Forschungsprojekte wetteifern derzeit um die besten Konzepte für die Zukunft.
Von Denis Dilba

Eigentlich hätte die Weltpremiere "der möglichen Lösung fast aller Energieprobleme auf dem Planeten" ein wenig anders ablaufen sollen. "Leider mache ich nicht das Wetter", entschuldigt sich Wubbo Ockels, Ex-Astronaut und Professor an der Technischen Universität im niederländischen Delft, als er vor rund zwei Wochen mit einer Flasche Champagner auf der Bühne im Stadtpark von Groningen steht. Feiern will er trotzdem. "Man hat ja gesehen, dass es klappt", dass seine abenteuerliche Erfindung funktionieren kann: Mithilfe von computergesteuerten Drachen will Ockels aus Wind Strom machen - in Höhen von bis zu einem Kilometer, weit oben, wo er wehen kann, ohne von Hügeln, Gebäuden oder Bäumen abgebremst zu werden, die bei herkömmlichen Windrädern stören.

Noch fliegt lediglich ein Prototyp der Anlage, die Ockels "Laddermill" ("Leitermühle") nennt - ein System aus einem ganz normalen Drachen und einem Generator, der auf einer Lkw-Ladefläche montiert ist. Der Drachen steigt an einem Seil auf, das Ausziehen des Seils liefert Strom wie bei einem Dynamo. Dann wird der Drachen von einem Motor wieder eingeholt, was zwar Strom verbraucht, aber weniger, als vorher generiert wurde. Eigentlich wollte Ockels den Verstärker des Rockgitarristen Jan Akkerman während des Konzerts in Groningen mit Drachenstrom aus rund 400 Meter Höhe versorgen. Alle waren bereit, allein der Wind spielte nicht mit. "Rund zwei Windstärken reichen, um den Drachen fliegen zu lassen - aber zur Stromerzeugung ist das zu wenig", sagt Ockels. Vorsorglich hatte er am Wochenende zuvor zwei Batterien mithilfe des Drachens aufgeladen. Die durften nun den Sound powern, während der fliegende Drachen live auf einer Großbildleinwand zu sehen war. Und das, fand Ockels, war schon einen Schampus wert.

"Wir wollen erst einmal klein anfangen"

Wenn eines Tages alles stabil läuft, will er eine ganze Staffel hintereinander aufgereihter Drachen in den Himmel steigen lassen. "Weil es sich lohnt, bei der Windenergie nach oben zu schauen", wie er sagt. Dabei ist der holländische Wissenschaftler beileibe kein Luftikus. Gleich vier Projekte aus aller Welt haben sich derzeit aufgemacht, den Himmel zu stürmen und die Energie aus den Höhenwinden des Planeten als Strom auf die Erde zu bringen. Bereits seit rund 30 Jahren experimentiert der Australier Bryan Roberts mit seinem fliegenden Kraftwerk, einer skurrilen Kreuzung aus Helikopter und Drachen. Auf einen Rumpf aus dünnen Metallstäben bastelt er zwei Rotoren und zwei Generatoren. Wie Ockels bewies auch Roberts bereits, dass es mit seinem Fluggerät prinzipiell möglich ist, Wind zu Strom zu machen. Doch seine Pläne sind viel hochfliegender: Der Rotor-Drachen soll in rund zehn Kilometer Höhe den Jetstream anzapfen - einen rund um den Planeten tosenden, mehrere hundert Kilometer pro Stunde schnellen Sturmgürtel. "Unser Ziel ist es, bis 2010 einen 240-Kilowatt-Prototypen in der Luft zu haben", sagt Dave Shepard, der mit Roberts 2002 die Firma Sky Windpower gegründet hat.

Bereits im Februar kommenden Jahres will die Firma Magenn Power aus dem kanadischen Ottawa ihren Prototypen abheben lassen. "Unser System ist bewusst ganz simpel gehalten", sagt Mac Brown von der Windenergiefirma. Anders als Laddermill oder Roberts Rotor-Drachen fliegt das "Magenn Air Rotor System", kurz MARS, von allein, weil es mit Heliumgas gefüllt ist. Rippen an seiner Außenhülle wirken wie die Wasserschaufeln eines Raddampfers: Sie fangen den Wind ein und lassen den trommelförmigen Ballon um seine Achse rotieren. Mit vier Kilowatt Leistung wird der erste geplante Helium-Rotor nicht viel Energie abwerfen. "Wir wollen erst einmal klein anfangen", sagt Mac Brown. "MARS ist momentan eher als Notstromaggregat gedacht, nicht zur flächendeckenden Energieversorgung." Fernab von verlässlichen Stromnetzen wie in Teilen Afrikas, Chinas oder Indiens kann ein so mit Strom versorgtes Krankenhaus den Unterschied zwischen Leben und Tod bedeuten, "selbst wenn es nur für den Betrieb eines Kühlschranks mit Medikamenten reicht", sagt Brown.

"Aber ich weiß, dass jede Reise mit dem ersten Schritt anfängt"

Weitaus mehr Saft will eine italienische Forschergruppe aus den Winden pressen. Sie setzt wie Wubbo Ockels auf computergesteuerte Drachen. Allerdings sollen diese ein riesiges "Karussell" am Boden in Drehung versetzen und über einen Generator Energie erzeugen. Großzügige 45.000 Kilowatt Leistung geben die Italiener für ihre Studie an, wann mit einem Prototypen zu rechnen ist, wollen sie noch nicht sagen. Ockels hat schon Kontakt zu den Drachenbauern geknüpft, "denn ebenso wie wir müssen sie die Drachen präzise steuern können". "Die Idee, Energie aus der höheren Atmosphäre zu gewinnen, ist gut", sagt Thomas Hartkopf, Leiter des Fachbereichs Regenerative Energien an der Technischen Universität Darmstadt. Denn je höher man komme, desto stürmischer und verlässlicher würden die Winde wehen.

Trotzdem sieht er auch Schwierigkeiten: Flugverbotszonen wären obligatorisch, aber ein lösbares Problem. Der Experte hat auch Bedenken, was bei Gewitter mit den fliegenden Kraftwerken geschehen könnte: "Besonders die Konzepte, bei denen der Strom zum Boden geleitet werden muss, können dann zu den größten Blitzableitern der Welt werden." Zu viel Wind könnte ebenso Probleme machen wie zu wenig. Auch Vereisung durch Wolken könne Ärger machen. Alle Windenergiepioniere verweisen jedoch darauf, dass ihre Systeme bei Annäherung von ungemütlichem Wetter innerhalb von einer Stunde notgelandet werden könnten. Jan Akkerman jedenfalls war mit dem Windstrom für seine Gitarre zufrieden. Von der Technik verstünde er nicht viel, sagt er. "Aber ich weiß, dass jede Reise mit dem ersten Schritt anfängt."

Rotor-Drachen

Am höchsten hinaus will der Australier Bryan Roberts: Sein Rotor-Drachen soll in acht bis zehn Kilometer Höhe fliegen. Dort wehen an bestimmten Orten der Erde kontinuierlich die starken "Jetstream-Winde" (siehe Grafik unten). Die vier Rotoren mit je etwa 27 Meter Durchmesser werden vom Wind in Drehung versetzt und halten dadurch den Rotor-Kite in der Luft und treiben Stromgeneratoren an. Der so erzeugte Strom wird über das Haltekabel zur Erde geleitet. Der Rotor- Drachen hat eine Leistung von 1500 Kilowatt - genug für 25 000 60-Watt-Glühbirnen.

Jetstreams

Das globale Wettergeschehen erzeugt auf der Erde auf jeder Halbkugel zwei starke Windströmungen, die meist in Höhen von acht bis zwölf Kilometern in einer Art Röhrenform von West nach Ost wehen. Diese Jetstreams erreichen Geschwindigkeiten bis zu 500 Kilometer pro Stunde. Die polaren Jetstreams fließen relativ nah an den Polen der Erde, die schwächeren subtropischen Jetstreams weiter im Süden. Beide verschieben sich je nach Jahreszeit. Langstreckenflugzeuge nutzen diese Winde gezielt bei Flügen nach Osten - und weichen ihnen auf dem Weg nach Westen aus.

Laddermill

An der Technischen Universität Delft in den Niederlanden wird dieses System entwickelt und auch schon in der Praxis getestet (siehe Text). Das Prinzip: Eine Kette von flugzeugähnlichen Drachen zieht ein Seil von etwa 500 auf 800 Meter Höhe aus. Dabei treibt die Zugkraft am Seil einen Generator am Boden an, der Strom erzeugt. Ist das Seil ganz ausgezogen, kippen die Drachen nach vorn, sodass sie kaum noch Auftrieb erzeugen. Dann zieht ein Motor das Seil mit wenig Energieaufwand wieder ein, und der Prozess beginnt von vorn. Bis zu 5000 Kilowatt Stromleistung sollen so zunächst erzeugt werden, denkbar sind bis zu 50.000 Kilowatt. Die Steuerung übernehmen kleine, computergesteuerte Motoren an den Drachen. Damit der Strom kontinuierlich fließt, müssten mehrere "Laddermills" ("Leitermühlen") zeitversetzt arbeiten.

Generator-Ballon

Die kanadische Firma Magenn Power arbeitet an einer rotierenden Trommel, die in entlegenen Gebieten Strom liefern soll. Im Februar 2008 wird eine Version mit vier Kilowatt Leistung in Mexiko präsentiert. Die wie ein Ballon mit Heliumgas gefüllte Trommel schwebt an einer Leine in Höhen um 300 Meter. Sie hat rippenförmige Schaufeln, in denen sich der Wind fängt und so die Trommel dreht. An den Achsen sind Generatoren angeschlossen, der Strom wird über die Halteleine zum Boden geleitet. Vier bis vierzig Kilowatt Stromleistung sollen so erzeugt werden, genug für die Grundversorgung eines Dorfes mit 250 Einwohnern.

Drachen-Karussell

45.000 Kilowatt Leistung können sich die italienischen Erfinder des riesigen Drachen- Karussells mit einem Durchmesser von 600 Metern vorstellen. Über dem Drehteller, an dessen Achse ein Generator Strom erzeugt, fliegen die Drachen in 800 bis 1000 Meter Höhe. Sie werden ähnlich wie bei der Laddermill von Computern und Motoren gesteuert und sollen dafür sorgen, dass sich das Karussell im Kreis dreht.

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