Windenergie

Der Windquirl-Park

FLOWE
Foto: California Institute of Technology (Caltech)

Am technologischen Institut der Technischen Hochschule Kalifornien (Caltech) haben Wissenschaftler in einem Feldexperiment vertikal ausgerichtete Windräder gebaut, die mindestens die zehnfache Leistung herkömmlicher Anlagen auf der gleichen Fläche erreichen, kostengünstig in der Herstellung und Wartung sind und außerdem geringere Umweltauswirkungen haben.

Bisher geht man bei der Errichtung von Windkraftanlagen davon aus, dass die Ertragskraft der Turbinen mit zunehmender Höhe steigt. Prof. John Dabiri vom Caltech in Kalifornien ließ sich jedoch von der Hypothese leiten, dass vertikale Turbinen Wind besser nutzen können. Im „Caltech Field Laboratory for Optimized Wind Energy“ (FLOWE) baut er vertikale, quirlförmige Windturbinen, die er Eggbeaters (Schneebesen) nennt, und die nur zehn Meter hoch sind, statt wie herkömmliche Windräder um die 100 Meter. Mit diesen Mini-Rädern erzielt er jedoch eine höhere Ausbeute als man es von herkömmlichen Windkraftanlagen kennt. Dabiris Trick: Er stellt die Turbinen so dicht wie möglich nebeneinander, so dass sie miteinander interagieren. Die einzelnen Turbinen können auf weniger als fünf Meter beieinanderstehen – in normalen Windparks mit horizontalen Rotoren, wo Abstände von etwa 500 Metern an Land und bis zu 1.000 Meter Offshore üblich sind – undenkbar. Die Turbinen würden sich gegenseitig den Wind nehmen und störende Turbulenzen erzeugen. In Dabiris Park jedoch sind Turbulenzen erwünscht. Er stellt jeweils zwei benachbarte Turbinen so auf, dass sie entgegengesetzt rotieren. Zwischen den Turbinen entsteht ein Sog, durch den sich die Energieausbeute erhöht.

Prof. Dabiri ist der Meinung dass die Praxis, immer höhere und größere Windräder zu bauen, die Kosten unnötig in die Höhe treibt und außerdem die Umwelt belastet. Die kleinen Vertikal-Windräder sind einfacher zu warten, da schwere Bauteile wie Generator und Getriebe nicht an der Spitze sondern im Fuß installiert sind. Zudem fällt die Mechanik weg, mit der Rotoren in Windrichtung gedreht werden – denn durch die vertikale Bauweise wird die Windrichtung obsolet. Ein einzelnes vertikales Windrad liefert maximal 1.200 Watt elektrische Leistung. Verglichen mit den 'großen Brüdern' ist das wenig, aber bezogen auf die Fläche ist die Ausbeute enorm. Kommt ein Windpark mit sechs-Megawatt-Turbinen bislang auf eine Leistungsdichte von etwa 14 Watt je Quadratmeter, so sind es im Testfeld in Kalifornien zwischen 20 und 50 Watt je Quadratmeter Fläche. Dass dies tatsächlich funktioniert, hat der Praxistest bewiesen. Gleichwohl gibt es auch Skeptiker, die an der alltagstauglichkeit der vertikalen Windkraft zweifeln. Dabiri jedoch glaubt an sein Konzept und testet in einem nächsten Schritt, ob sein Experiment auch mit 18 Turbinen funktioniert. Am wichtigsten ist seiner Meinung nach die weitere technische Entwicklung und Optimierung der Vertikal-Turbinen, die ja noch in der Kinderschuhen steckt. Inspirieren ließ sich Dabiri beim Bau seines Alternativ-Windparks im Übrigen von Fischen, die sich in Schwärmen bekanntermaßen viel effizienter fortbewegen als einzeln.

Josephin Lehnert

Autor Josephin Lehnert Erstellt am Samstag, 01. Oktober 2011

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