Windenergie | Das deutsche Start-up Enerkite entwickelt zusammen mit Industriepartnern innovative Flugwindkraftanlagen. Diese sollen den Wind in höheren Luftschichten zur Stromerzeugung am Boden nutzen – ressourcenschonend, versorgungssicher und günstig.
Das Prinzip, das zugrunde liegt, ist einfach: Der Drachen beziehungsweise der Flügel fliegt bei maximaler Seilkraft in Achten quer zum Wind. Das Seil wird dabei herausgelassen und treibt eine Generatorwinde am Boden an. Anders als bei herkömmlichen Windkraftanlagen wird nur der ultraleichte Flügel in Höhen von 200 bis 300 m gebracht.
Sind die Seile abgerollt, beginnt die Rückholphase: Hierbei unterbricht der Flügel den Achtenflug und gleitet im Segelflug auf direktem Weg und mit geringem Energieeinsatz zu seiner Ausgangshöhe zurück. Dazu wird nur ein Bruchteil der zuvor gewonnenen Energie benötigt. Ein voller Zyklus mit Arbeits- und Rückholphase dauert etwa eine Minute.
Im Vergleich zu Makani Power, einem Google-X-Unternehmen, das Drachen nutzt, um Windgeneratoren in die Luft zu katapultieren, wirkt Enerkite bodenständig: Stromerzeugung, Steuerung und Überwachung der Flugwindkraftanlage finden am Boden statt. Ermöglicht wird dies durch die Entwicklung und Umsetzung einer hochdynamischen Windenstation. Präziser Maschinenbau, effizienter Leichtbau und ausfallsichere Automatisierungstechnik sind die Basis für den Roboter, der bei Wind und Wetter die Drachen zuverlässig starten, steuern und landen muss.
Beim Flügel, dem Seilsystem und bei der automatischen Windenstation mit Startvorrichtung und integriertem Speicher leistet Enerkite beachtliche Entwicklungsarbeit. Im Rahmen einer Industriekooperation über das ZIM des BMWi wurde dafür gemeinsam mit der Aircraft Design & Certification Ltd. aus Neckarsgmünd ein ultraleichter und hocheffizienter Flügel entwickelt. „Die Flügel aus Carbon-Struktur und -Stoffbespannung sind auf den maximalen Auftrieb während der Arbeitsphase optimiert“, sagt Dr. Bormann.
Optisch ähnelt der Hightech-Flügel einem Bumerang: Dank der guten aerodynamischen Eigenschaften soll gewährleistet sein, dass einerseits große Seilkräfte aufgebaut werden, anderseits auch die zyklische Rückholung besonders effizient verläuft. Gleichzeitig helfe die halbstarre Bauweise gegenüber einem Segelflug, das Flächengewicht zu minimieren – ohne Kompromisse an Haltbarkeit und Zuverlässigkeit.
Als verschleißfeste Hochleistungs-Kunststoffseile kommen Dyneema-Seile von Liros zum Einsatz. Beim neuen Hauptantrieb setzt Enerkite auf Hightech aus Baden-Württemberg: Die kompakten Hochleistungsantriebe von AMK Arnold Müller aus Kirchheim unter Teck sind eine der entscheidenden Komponenten. Von Bachmann Electronic ist Steuerungstechnik an Bord, die wie ein Roboter ein Flugzeug oder eine Drohe „standsicher“ steuert. „Für den Alltagseinsatz entscheidend ist letztlich unser neues, vollautomatisches Start- und Landesystem. Um Enerkites ohne Manpower durch einen teleskopierbaren Rotationsmast in Leichtbauweise in die Luft zu bringen, haben unsere Konstrukteure die Grenzen des klassischen Kranbaus überschritten“, berichtet Bormann.
Eine Enerkite-Flugwindkraftanlage benötigt angeblich 95 % weniger Material als ein herkömmlicher Windturm. „Durch die stärkeren und stetigeren Winde in hohen Luftschichten einerseits und durch die konsequente Auslegung auf geringe Windgeschwindigkeiten andererseits sind bis zu 6000 Volllaststunden möglich“, berichtet Dr. Alexander Bormann, der das Enerkite-Team mit viel Enthusiasmus als CEO anführt. Dadurch ist die Zahl der Standorte, an denen sich Flugwindkraftanlagen rechnen können um ein Vielfaches höher als die Zahl der Standorte, die sich für klassische Windkraftanlagen eignen.
Die Einsatzszenarien reichen vom Bergbau über den Katastrophenschutz bis zur Landwirtschaft oder der Selbstversorgung ganzer Inseln. Der portable Container, in den die Flugwindkraftanlage mitsamt Batteriespeicher integriert wird, ist transportabel und schnell einsatzbereit. Bormann: „Es sind völlig neue Geschäftsmodelle denkbar. Erneuerbare Energie war noch nie so portabel und so leistungsfähig – und ist mit sechs bis acht Cent je Kilowattstunde günstiger als Diesel, Wind, PV oder Strom aus dem Netz.“
„Für die Produktentwicklung und Vermarktung suchen wir immer geeignete, global agierende Partner und Kapitalgeber, die einen Teil des Risikos übernehmen und sich für den internationalen Erfolg und in das Wachstum einbringen können“, so Bormann. 2016 soll die marktreife Technologie auf der Basis der EK30 Plattform zu einem industriell in Serie fertigbaren Produkt skaliert werden. Ende 2017 soll die Kommerzialisierung beginnen – mit Stromgestehungskosten von weniger als vier Cent je Kilowattstunde. „Auch potenzielle Kunden, die mobile, versorgungssichere, regenerative Stromerzeugung im ländlichen Raum benötigen, sind schon jetzt willkommene Partner.“ (ah) •
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