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Serie Energiewende, Teil 4 - Chance Innovation: Tüftler im Aufwind

Deutschlands Industrie profitiert vom Atomausstieg: Mit neuen Produkten und Erfindungen für erneuerbare Energien lockt der Weltmarkt. So auch bei Siemens und seiner Windkraftsparte.

Von Peter Neitzsch

Sie sind aus der Landschaft nicht mehr wegzudenken: Windräder zur Stromerzeugung. Von weit her sind die Mühlen zu sehen. Doch erst aus der Nähe betrachtet wird die Größe der Anlagen deutlich: Die Rotorblätter des Windrads im dänischen Brande drehen sich in 90 Meter Höhe. Die Flügelspitze der Windmühle ragt mehr als 140 Meter in den Himmel. Die Gondel, die oben auf dem Turm thront, hat die Größe einer Garage.

"Um mehr Strom zu produzieren, müssen die Windmühlen größer werden, anders geht es nicht", sagt Henrik Stiesdal, technischer Leiter der Windkraftsparte von Siemens. "Je größer ein Windkraftwerk ist, desto effektiver arbeitet es." Der Mitfünfziger blickt zufrieden aus seinem Bürofenster in Brande: Draußen regnet und stürmt es. Gutes Wetter für Windmühlen. 35 bis 40 Prozent des Stroms in Dänemark werden an so einem Tag mit Windenergie erzeugt. Etwa ein Drittel davon stammt aus Anlagen, die Stiesdal mitentwickelt hat.

Auch die Drei-Megawatt-Turbine der Windkraftanlage in Brande stammt von dem Team um Stiesdal. Der Wind, der hier geerntet wird, kann bis zu 1500 Haushalte mit Strom versorgen. "Unter den regenerativen Energien hat die Windkraft das größte Potential, schnell zu wachsen", sagt Stiesdal. 793 Megawatt Leistung wurden in Deutschland im ersten Halbjahr 2011 neu installiert - 20 Prozent mehr als im Vorjahr.

"Die Windenergie hatte in der letzten Dekade enorme Leistungssteigerungen zu verzeichnen", sagt auch der Präsident des Bundesverbands Windenergie (BWE), Hermann Albers. Mitte der 90er Jahre sei eine Leistung von 500 Kilowatt noch die Regel gewesen. "Die leistungsfähigste Anlage, die heute steht, liegt bei 7,5 Megawatt."

74 Erfindungen und 85 erteilte Patente weltweit

Verglichen mit den modernen Monstertürmen war das Windrad, das Stiesdahl 1978 für den elterlichen Betrieb konstruierte, ein Winzling: gerade einmal zwölf Meter hoch mit einer Leistung von 11 Kilowatt. "Nach der Ölkrise verteuerte sich Energie enorm, da wollte ich etwas für die Stromversorgung der Farm meiner Eltern tun", sagt der Windkraftpionier.

Wenig später verkaufte Stiesdal, auf dessen Konto weltweit 74 Erfindungen und 85 erteilte Patente gehen, die Lizenz für eine 30-Kilowatt-Turbine an das dänische Unternehmen Vestas. Heute gehören Firmen aus Norddeutschland und Dänemark - wie Vestas, Enercon, Repower oder Siemens Wind Power - zu den führenden Herstellern von Windturbinen weltweit mit Produktionsstätten rund um den Globus. Die Hersteller von Windkraftanlagen in Deutschland erzielten 2010 nach BWE-Angaben einen Umsatz von knapp fünf Milliarden Euro.

"Damals haben wir nicht geahnt, welche Dimensionen die Windindustrie einmal annehmen würde", sagt Stiesdal. Der Entwickler wechselte Anfang der 80er Jahre von Vestas zum Konkurrenten Bonus in Brande, der 2004 von Siemens gekauft wurde. Neben Kapital brachte Siemens Erfahrung in der Massenproduktion und ein weltweites Vertriebsnetz ein. Und Erfolg: Seit 2004 wuchs der Standort Brande von 850 auf 5200 Mitarbeiter.

Von der Energiewende in Deutschland erhofft sich die Branche einen erneuten Schub. Anders als in Dänemark und Großbritannien ist der Offshore-Bereich, also Windkraftanlagen im Meer, hierzulande noch kaum erschlossen. Von den 22.000 in Deutschland installierten Windkraftanlagen befinden sich gerade einmal 54 vor den Küsten. Das soll sich jetzt ändern: Im Zuge des Atomausstiegs wird der Ausbau von Windparks in Nord- und Ostsee vorangetrieben. 1,2 Milliarden Euro werden allein in den Windpark "Meerwind Süd/Ost" bei Helgoland investiert. Siemens liefert für den Park 80 Windmühlen der 3,6-Megawatt-Klasse.

Atomausstieg beschert der Industrie neue Aufträge

Wie kaum ein zweites deutsches Unternehmen profitiert Siemens vom Atomausstieg. Längst verdient der Traditionskonzern mehr Geld mit Windkraft als mit Waschmaschinen. 3,2 Milliarden Euro setzte Siemens 2010 allein mit regenerativen Energien um, 25,5 Milliarden mit der gesamten Energiesparte. Der Chef-Technologe von Siemens Energy, Michael Weinhold, sagt: "Siemens ist im Energiesektor entlang der gesamten Wertschöpfungskette vertreten." Dazu gehören Produkte und Dienstleistungen in den Bereichen Energieerzeugung, -übertragung und -verteilung.

Siemens ist nicht nur nach eigenen Angaben der führende Hersteller von Offshore-Anlagen. Das Unternehmen stellt auch Gleichstromleitungen her, mit denen der Strom von den Windparks zu den Lastzentren der Republik transportiert werden kann. "Das Übertragungsnetz muss ausgebaut werden", sagt Weinhold. "Der Einsatz von Gleichstromtechnologie soll künftig ermöglichen, mehr Strom durch die Netze zu schicken."

Strom über weite Strecken zu transportieren ist nicht die einzige Herausforderung, vor die das Stromnetz durch die Erneuerbaren gestellt wird: Da Sonne und Wind nicht immer verfügbar sind, schwankt ihr Beitrag zur Stromversorgung erheblich. Speichertechnologien sind nötig, um Strom auch zu Niedriglastzeiten vorzuhalten. Siemens forscht derzeit an einem chemischen Energiespeicher. Mit elektrischem Strom lässt sich Wasser aufspalten: Der so gewonnene Wasserstoff könnte als Brennstoff wiederum zur Stromerzeugung genutzt werden.

"Je kostengünstiger, effizienter und leistungsfähiger Energiespeichertechnologien werden, desto mehr können die Erneuerbaren dazu beitragen unseren Energiebedarf zu decken", sagt Weinhold. Das werde aber noch gut 20 Jahre dauern. Bis dahin müssten konventionelle Kraftwerke die Schwankungen der Erneuerbaren ausgleichen.

Innovation wird zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil

Das technologische Know-how ist auch im umkämpften Windmarkt entscheidend. "Es gibt viele neue Wettbewerber", sagt Stiesdal. "Deswegen müssen wir hart daran arbeiten, unseren technologischen Vorsprung zu halten." Die Herausforderung für die Ingenieure besteht darin, immer leistungsstärkere Turbinen zu konstruieren - bei weniger Gewicht und zu geringeren Kosten. Derzeit wird dies vor allem auf drei Arten erreicht:

1. Effizientere Produktion durch Fertigungsstrecken

2. Aerodynamische Optimierung der Rotorblätter zur Steigerung der Windausbeute

3. Reduzierung der Komponenten durch getriebelose Turbinen

Auf die neuen getriebelosen Turbinen ist Stiesdal besonders stolz: Mithilfe von Magnetfeldern wird die Drehbewegung der Rotorblätter dabei direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das spart Platz und Kosten - ohne Getriebe kommt die Turbine mit der Hälfte der Komponenten aus. Die neueste Weiterentwicklung der Turbinenreihe bringt es auf eine Leistung von sechs Megawatt. "Bisher sind leistungsstärkere Maschinen überproportional schwerer. Wir brechen mit dieser Regel", sagt Stiesdal. Mit einem Gewicht von 350 Tonnen ist das neue Windkraftwerk ein Leichtgewicht unter den Offshore-Turbinen.

Ähnliche Entwicklungen erhofft sich Siemens-Cheftechniker Weinhold auf allen Gebieten der erneuerbaren Energien: "Ich erwarte, dass in Deutschland ein Innovationsfeuerwerk abgebrannt wird." Der Umbau der Energieversorgung fände nicht nur in irgendwelchen Präsentationen statt. "Wir ziehen das durch - unter Wahrung unseres Industriestandorts. Darin liegen riesige Chancen für die deutsche Industrie."

Von Peter Neitzsch