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Stromerzeugung

Die Drachenbändiger

Hoch über der Erde brausen starke Winde – eine bislang ungenutzte Quelle der Energie mit der Ingenieure nun sauberen Strom erzeugen wollen.

Die Drachenbändiger Die Drachenbändiger
energlobe.de, Maud Radtke

Die Zukunft der Windkraft liegt möglicherweise in schwindelerregenden Höhen. Denn je weiter oben, umso konstanter und kräftiger weht der Wind und könnte – mit einer entsprechenden Technologie – zur emissionsfreien Stromerzeugung genutzt werden. Deswegen arbeiten Ingenieure an diversen Lösungen um diese Energiequelle zu nutzen. Die meisten setzen dabei auf große Drachen, mit denen sie die unbändige Kraft der Winde auf die Erde leiten wollen.

Zehn Jahre Forschung im Bereich der Höhenwinde

„Seit etwa zehn Jahren forschen Ingenieure an Instituten und in Unternehmen verstärkt im Bereich high altitude wind power und entwickeln und untersuchen diverse Ansätze zur Nutzung dieser starken Höhenwinde“, erläutert Roland Schmehl von der technischen Universität in Delft in den Niederlanden. In einer Höhe von 5.000 bis 10.000 Metern hat die Luftströmung, der so genannte Jet Stream, eine Kraft von 2 Kilowatt pro Quadratmeter. Zum Vergleich: In 200 Metern Höhe liegt diese bei 0,1 Kilowatt. Die Forscher verfolgen bei ihrer Arbeit zwei grundsätzliche Ansätze, zum einen die Erzeugung von Energie am Boden, on ground, zum anderen oben in der Luft, off ground.

Schmehl und sein Team arbeiten an einer Lösung, bei der Strom erst am Boden erzeugt wird. Die von ihnen entwickelte Bodenstation besteht aus einem Generator, der mit einer Winde verbunden ist. Ein großer computergesteuerter Lenkdrachen ist mit einem Kabel an diese Winde gekoppelt.

In einer ersten Phase fliegt der Drachen mit maximalem Auftrieb und das von der Winde abspulende Kabel treibt den Generator an: Es entsteht Strom. In einer zweiten Phase wird der Drachen mit der Winde wieder eingeholt. „Vereinfacht dargestellt, funktioniert das System in etwa so wie ein Jo-jo,“ sagt Schmehl.

Fehleranfälligkeit macht Ingenieuren zu schaffen

Auf einer ehemaligen Militärflugbasis im nahe gelegenen Valkenburg testen die Ingenieure derzeit Drachen mit einer Größe von 6 bis 50 Quadratmetern für eine Leistung von 20 Kilowatt. „Die Größe der Drachen hängt von der Windstärke ab, je weniger Wind, desto größer muss der Drachen sein, um die Nennleistung zu erzeugen“, sagt Schmehl: "Wobei ein größerer Drachen allerdings auch wesentlich stabiler fliegt." Der Vorteil sei, dass ein Drachen auch an ruhigen Tagen, an denen konventionelle Windkraftanlagen keine Leistung bringen, Energie erzeuge, da so hoch über der Erdoberfläche in der Regel immer Wind wehe. Noch ist der Schwachpunkt der Technologie allerdings, dass sie sehr komplex und deshalb fehleranfällig ist.

„Mit diesem Problem kämpfen derzeit alle Ingenieure, die im Bereich high altitude wind power arbeiten“, sagt Schmehl. Die Gefahr, dass beim Start oder bei der Landung etwas kaputt gehe, sei bislang bei allen Systemen relativ hoch. Zudem gelte es, unbedingte Sicherheit zu gewährleisten, denn ein riesiger Drachen mit eine Fläche von mehreren hundert Quadratmetern entwickele Kräfte, die bei einem Unfall unkontrolliert alles in ihrer Umgebung zerstören könnten.

Tests mit Prototypen auch in Kalifornien

Momentan testen Schmehl und sein Team in Valkenburg Drachen bis zu einer Höhe von 700 Metern testen. Das ist die zulässige Maximalhöhe für das in der Einflugschneise des Amsterdamer Flughafens Schiphol gelegene Gebiet. Es sei jedoch rein technisch ein durchaus realistisches Ziel, Drachen mit einer Größe von mehreren hundert Quadratmetern in Höhen von mehr als einem Kilometer zur Energieerzeugung aufsteigen zu lassen, so der Ingenieur.

Die US-Firma Makani Power mit Sitz in der Nähe von San Francisco will gar nicht so weit nach oben. Sie setzt auf Lenkdrachen mit versteiften Flügeln und einer Propellerturbine tragen, die Energie über ein Kabel nach unten leitet. Der Strom wird also „on board“ erzeugt. Die Flugobjekte von Makani, das sein Startkapital von Google bekommen hat und vom promovierten Stanford-Absolventen Corwin Hardham geleitet wird, sollen in einer Höhe bis zu 500 Metern kreisen. Doch Makani hat bislang nur Prototypen in kleinerem Maßstab gebaut, ebenso wie die übrigen Firmen in diesem Bereich, von denen viele an der US-Westküste ihren Sitz haben.

Marktreife noch nicht planbar

Wann das erste große System in Kalifornien oder aber in Delft gebaut wird, steht noch nicht fest. Schmehl glaubt dennoch fest daran, dass die Marktreife für Drachensysteme zur Energieerzeugung in einigen Jahren erreicht werden kann und dass diese Anlagen Strom im Megawatt-Bereich erzeugen werden. „Gerade in den Bannmeilen vor den Küsten, wo aus Naturschutz- und Tourismusgründen keine Windkraftanlagen genehmigt werden, sind Drachen ideal, denn sie sind mit bloßem Auge nur als kleine Punkte am Himmel zu sehen.“

Weitere Informationen:

Kitepower

Makani Power

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014