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Alternative Windkraftanlage Energiedrachen für grünen Strom

| Autor/ Redakteur: Rainer Klose* / Christian Lüttmann

Die Energiewende in der Luft: Statt Windräder könnten leichte „Drachen“ an dünnen Seilen Windenergie in Strom umwandeln. Einem Schweizer Start-Up ist bereits der erfolgreiche Test einer solchen Pilotanlage gelungen. Doch wie funktioniert die ungewöhnliche Methode der Stromerzeugung?

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Erfolgreicher Testflug im Herbst 2018 auf den Höhen des Chasseral: Der Twing-Tec-Prototyp T 28, ein Gerät mit drei Meter Spannweite, startete selbständig von seinem Basisfahrzeug, schraubte sich in die Höhe, kreiste 30 Minuten lang autonom in der Luft, produzierte elektrische Energie und landete wieder auf der Startplattform.
Erfolgreicher Testflug im Herbst 2018 auf den Höhen des Chasseral: Der Twing-Tec-Prototyp T 28, ein Gerät mit drei Meter Spannweite, startete selbständig von seinem Basisfahrzeug, schraubte sich in die Höhe, kreiste 30 Minuten lang autonom in der Luft, produzierte elektrische Energie und landete wieder auf der Startplattform.
(Bild: Empa)

Dübendorf/Schweiz – Jeder, der schon mal einen Kinderdrachen gesteuert hat, kennt das Gefühl: Der Wind greift den Drachen, zieht an der Schnur. Lässt man Seil nach, rotiert die Seilrolle rasant zwischen den Fingern. Könnte man diese Energie nicht auch zur Stromerzeugung nutzen? Ja, man kann, wie Rolf Luchsinger bewiesen hat. Er ist CEO des Empa-Spin-offs Twing Tec, einer der ersten Firmen, die Luftwindkraftwerke entwickeln.

Das Drachenkraftwerk – so funktioniert es

Die Idee hinter dem Projekt ist simpel. In 500 Metern Höhe ist die Leistung des Windes bis zu achtmal stärker als in 120 Metern Höhe – also auf der Nabenhöhe moderner Windkraftanlagen. Dort würde es sich also viel mehr lohnen, Windkraft zur Stromerzeugung zu nutzen. Doch Windkrafttürme von einem halben Kilometer Höhe sind keine Lösung.

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Ein Drachen könnte hingegen diesen Starkwind nutzen, wenn er sich in Kreisbahnen in die Höhe schraubt und dabei ein Seil von einer Rolle zieht. Genau nach diesem Prinzip funktioniert der Prototyp von Twing Tec. Mit der Achse der Seilrolle ist nämlich ein Generator verbunden, der Strom erzeugt. Sobald das Seil abgerollt ist, sinkt der Drachen antriebslos wieder in die Nähe der Startplattform; das Seil wird unterdessen aufgespult, dann beginnt der Aufstieg von Neuem. „Die große Herausforderung ist nicht das Fliegen an sich. Das Problem ist das automatisierte Starten und Landen.“, sagt Luchsinger. Schließlich soll das Drachenkraftwerk Strom liefern können, ohne dass es von Menschen gesteuert wird.

Flugversuch ohne menschliche Hilfe geglückt

Im Herbst 2018 gelang dann tatsächlich der erste autonome Testbetrieb des neuartigen Windkraftwerks auf den Höhen des Chasseral in der Westschweiz. Der Prototyp T 28 startete mit seinen drei Metern Spannweite vom Basisfahrzeug, schraubte sich in die Höhe. Dort kreiste er 30 Minuten lang autonom in der Luft, produzierte elektrische Energie und landete schließlich wieder sicher auf der Startplattform. Nun folgt der nächste Schritt: die kontinuierliche Stromerzeugung für Kunden. Luchsingers Team arbeitet gerade am Prototyp T 29, der im Herbst beim Chasseral die ersten Flüge machen soll. T 29 soll nicht nur automatisiert starten und landen, sondern auch bis zu 10 kW elektrische Leistung erzeugen und ins Netz speisen.

Die Erkenntnisse aus den Flugversuchen mit dem T 29 sollen dann bald zum ersten Serienprodukt führen: dem TT100, einem Energiedrachen mit 15 Metern Spannweite. Positioniert auf einem Standard-Schiffscontainer soll der Drachen autonom starten und landen und bis zu 100 kW elektrische Leistung erzeugen – das würde für 60 Einfamilienhäuser reichen.

Warum Drachen übers Meer gehören

In dicht besiedelten Wohngebieten wird man den Energiedrachen jedoch nicht antreffen. „Wir sprechen mit Minen, abgelegenen Siedlungen und Inseln als potenzielle Kunden“, sagt Twing-Tec-CEO Luchsinger. „Dort sind bis heute Dieselgeneratoren im Einsatz, die Abgase und Lärm erzeugen und deren Treibstoff mit hohem Aufwand angeliefert werden muss.“ Autonom arbeitende Energiedrachen könnten dort Diesel einsparen und mittelfristig die gesamte Energieerzeugung übernehmen.

Langfristig hat Luchsinger aber noch größere Pläne: Er will mit seinen Energiedrachen schwimmende Windparks auf dem Meer errichten. Dort gibt es viel Platz, Wind, und es stört niemanden. Genau die Voraussetzungen also, um mit Windenergie die Energiewende zügig voranzutreiben.

Das Video zeigt von Twing Tec zeigt Probeflüge von 2018:

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Das Projekt Energiedrache

Der Weg von der ersten Skizze des Energiedrachens bis zur ersten Kilowattstunde Netzstrom war lang und kurvenreich. Am Anfang stand die Idee, einen mit Druckluft verstärkten Lenkdrachen zu benutzen, ähnlich wie beim Kite-Surfen. Die Forschung an einer Reihe von Prototypen führte dann zunächst vom Segel weg zu einer Struktur mit starren Flügeln. Auch das Lenken mittels mehreren Seilen wurde verworfen, zu Gunsten einer Steuerung mit Klappen wie bei einem Flugzeug. Für das Starten und Landen setzte Twing Tec kleine Rotoren ein, ähnlich wie bei einer Drohne. 2014 reichte das Start-Up ein Patent für die Start- und Landetechnik des Energiedrachens ein, das mittlerweile in mehreren Ländern erteilt wurde.

Doch für die Serienproduktion ist eine Menge Kapital notwendig. Der Prototyp T 29, der im Herbst am Chasseral fliegen soll, wird vom Schweizer Bundesamt für Energie (BFE) unterstützt. Für die Kommerzialisierungsphase danach sind nun aber private Kapitalgeber und Partner aus der Energiewirtschaft gesucht.

* R. Klose, Empa Eidgenössische Material- Prüfungs-und Forschungsanstalt, 8600 Dübendorf/Schweiz

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