TEIL C

Andere Windenergiesysteme

Enfield-Andreau-Rotor

Dieser Rotor bildet eine interessante Variante im Vergleich zu den konventionellen Systemen und beruht auf einer bis heute einmaligen technischen Konzeption. Das Patent hierfür wird Jean Edouard Andreau im Oktober 1949 erteilt (US-Patent Nr. 2485543).

Statt wie üblicherweise die erzielte Drehenergie des Rotors mechanisch über Generatoren in elektrischen Strom umzuwandeln, wird die Zentrifugalkraft der Rotation pneumatisch übertragen. Dabei wird die Fliehkraft dazu genutzt, die Luft aus den (hohlen) Rotorblättern durch Öffnungen an den Spitzen herauszudrücken bzw. zu -schleudern.

Durch den Unterdruck, der sich dadurch im Innenraum des Rotors aufbaut, wird durch den ebenfalls hohlen Turm Luft von unten angesaugt, wodurch die erzeugte schnelle Strömung eine im Sockel untergebrachte Luftturbine antreibt, die den Strom erzeugt.

Das Verfahren vermeidet zwar die problematische, drehzahlstarre Verbindung vom Rotor zum Generator, kann jedoch mit seinem Wirkungsgrad von ca. 20 % nicht überzeugen.

1955 wird von der Enfield Cable Company eine 100 kW Versuchsanlage mit einem Rotordurchmesser von 24,4 m aufgebaut, die wegen des ungünstigen Standorts in St. Albans, Herfordshire, jedoch wieder demontiert und 1957 noch einmal für kurze Zeit in Grand Vent (Algerien, damals französische Kolonie) durch die Electricité et Gaz d’Algerie aufgestellt wird. 1960 wird die Anlage dann auf der Isle of Man aufgestellt (unbestätigt).

Ein ähnliches Patent erhält übrigens Robert John Perdue im März 1957 unter dem Titel Anemo-electric power plant (US-Patent Nr. 2784556). Beantragen tut er es bereits 1955 - der Zeichnung zufolge scheint es sich um einen Leeläufer zu handeln. Von einer Umsetzung ist mir nichts bekannt.

Erst wieder 2004 beschäftigt sich eine ungarische Firma mit dieser Technologie. Das Unernehmen setzt sich das Ziel, den Enfield-Andreau Rotor weiter zu optimieren. Leider habe ich bislang keine weiteren Informationen darüber finden können.

Interessanterweise taucht der Enfield-Andreau Rotor in dem 2005 erschienenen und sehr empfehlenswerten Öko-Thriller ‚Die Schmelze’ von Risto Isomäki auf. Um das zunehmende Abschmelzen der Polkappen zu verhindern, werden dort zig-tausende dieser Rotoren errichtet, deren Hohlblätter Meerwasser hinaufsaugen und zerstäuben, um frische und stärker reflektierende Schnee- bzw. Eisschichten zu erzeugen (S. 51, 258 ff.).

Vortec-System

Bei der Vortec Windkraftanlage handelt es sich um eine Idee der Ingenieure der US-Firma Northrop Grumman Corp., denen in den 1970er Jahren bei Windkanalversuchen auffällt, daß die Energieausbeute eines ummantelten Windrotors etwas sechs Mal so hoch ist wie die eines herkömmlichen Windrades.

Durch die Ummantelung, auch Diffusor genannt, entsteht hinter dem Windrad ein Unterdruck, der die Geschwindigkeit des Luftstromes über den Rotorblättern verdoppelt, die an der engsten Stelle des Trichters angebracht sind. Um diesen Unterdruck erzeugen zu können, öffnet sich der Trichter nach hinten.

Mindestens fünf, und möglicherweise bis acht Mal soviel Energie wie herkömmliche Windturbinen soll die Umsetzung der 1994 von Robin Johannink gegründeten Firma Vortec Energy Ltd. aus Auckland/Neuseeland produzieren. Die Rotorblätter der ,Vortec Diffuser Augmented Wind Turbine’ (DAWT) bestehen aus drahtverstärkten Eisenzementfasern, die im Biegetest der dreifachen Belastung von Stahl standhalten. Auch der etwa 22 Tonnen schwere Trichter besteht aus hochdehnbarem Stahlfaserzement. Damit die Anlage in den Wind gedreht werden kann ist auf einer Kreisschiene montiert.

Am 13.05.1997 wird in Waikaretu, an der Westküste Neuseelands bei Huntly, etwa 100 km südlich von Auckland, eine 17 m hohe Demonstrationsanlage ,Vortec-7’ in Betrieb genommen, die für eine Spitzenleistung von 1 MW ausgelegt ist. Bei diesem Prototyp hat der Rotor einen Durchmesser von 7,3 m, die Windeintrittsöffnung mißt 8 m und die Austrittsöffnung 12 m. Am 09.06.1997 geht die Anlage ans Netz. Die Anlage ist so ausgeführt, daß sie sogar extrem starkem Wind von bis zu 70 m/s standhält.

Die Entwicklung wird vom Neuseeländischen Wissenschaftsministerium mit einer halben Million NZ-$ unterstützt, die Gesamtkosten betragen 5 Mio. NZ-$. Im Betrieb erweist sich, daß die Ummantelung noch eine weitere positive Wirkung hat: Schon in 300 m Entfernung ist die Anlage nicht mehr zu hören. Durch die starke Verwirbelung des Windes an der Austrittsöffnung des Trichters ist es allerdings nicht möglich, die Anlagen nah beieinander in Windparks aufzustellen.

Die Prosolve Ltd. in Auckland stellt für Vortec Energy außerdem ein 2 kW Modell unter dem Namen ‚DPV3’ her.

Es bestehen Pläne für eine kommerzielle Anlage ,Vortec-20’, deren Trichter etwa 120 t wiegen und die folgende Maße haben soll: Rotordurchmesser 20 m, Eintrittsöffnung 24 m, Austrittsöffnung 36 m. Die Gesamthöhe wird 52 m betragen, die Rotordrehzahl 27 U/min und erwartete Leistung zwischen 3 MW und 3,5 MW. Als Endpreis wird ein Betrag zwischen 2,9 und 3,5 Mio. NZ-$ genannt. Eine 5 MW Offshore-Version soll sogar einen Rotordurchmesser von 66 m haben.

Nachdem die Vortec Energy im Lauf von 5 Jahren rund 23 Mio. $ investiert hat, wird 2001 die Auflösung des Unternehmens gemeldet, da sich die Technologie als unwirtschaftlich erweist.

An kleinen Modellen arbeiten inzwischen Firmen in Frankreich (Cita-Wind, Modell Caphorn10, 12 kW) und in Deutschland (enflo WindPower GmbH).

Bereits im September 2000 startet das Windturbinen-Projekt ‚enflo’ – und schon 2001 wird die enflo WindPower GmbH gegründet und der erste Prototyp ,enflo 0150/2.5’ präsentiert. 2002 folgt die Gründung der enflo systems ag und die Fertigstellung des ,enflo 0060/0.5’ Prototypen.

Die gegenüber freifahrenden Windenergieanlagen bei der enflo Turbine wesentlich erhöhte Energieausbeute beruht hauptsächlich auf folgenden Faktoren: Der die Turbine um- und durchströmende Wind wird durch einen Diffusor beschleunigt, entsprechend dem aerodynamischen Prinzip eines Flugzeugflügels. Der speziell bei den kleineren Anlagen entstehende Staudruck hinter der Turbine wird außerdem durch einen Fowler wirkungsvoll auf ein Minimum reduziert.

Nach der weiteren Optimierung und Durchführung von Tests beginnt 2005 das operative Geschäft – und wird schon 2006 mit der Vergabe des iF gold award für die Windenergieanlage ‚enflo 0060/0.5’ belohnt.

Im August 2006 erfolgt eine Neustrukturierung des ENFLO-Projektes durch die Gründung der WindTec Systems AG im Schweizer Kreuzlingen, die im Juli 2008 ihre ersten drei Turbinen vom optimierten Typ ‚Enflo 0071’ auf dem Voralberg in Betrieb nimmt. Angeboten werden Anlagen mit einer Leistung von 0,5 kW bis 500 kW.

Wind-Stauwerk

Laut einer Kurzmeldung der DPA vom 22.11.1978 soll ein ‚Wind-Stauwerk’ entworfen worden sein, das nach einem ähnlichen Prinzip wie dem des Wasserstauwerks funktionieren soll.

Nähere Angaben darüber konnte ich allerdings nicht finden.

Die Idee scheint erst 2007 wieder aktuell zu werden, als die britische Architekturfirma Chetwoods Associates vorschlägt, in einer Schlucht in der Nähe des nordrussischen Ladoga Sees ein 25 m hohes und 75 m breites Spinnaker-Segel aufzuspannen, mit dem der Wind zu einer zentralen Turbine geleitet wird. Das mit 2,5 Mio. £ (~ 5,3 Mio. $) kalkulierte Winddam(m)-Projekt soll bereits 2008 umgesetzt werden.

Jet-Stream und Höhenwinde

Um von der sich ständig verändernden Windstärke unabhängig zu sein, mehren sich die Vorschläge zur Nutzung des Jet-Streams, jenes schmalen Bandes mit außerordentlich hohen Windgeschwindigkeiten in der oberen Troposphäre, in etwa 5 bis 10 km Höhe. Zwar ändert sich die Lage und Intensität des Luftstromes im Jahresablauf, die west-östliche Richtung bleibt aber bestehen. An der amerikanischen Ostküste z.B. werden in dieser Höhe Geschwindigkeiten von mehr als 600 km/h gemessen!

Gleiter, Drachen, Ballone oder Zeppeline, die mit Windturbinen versehen in diesem dauernden ‚Strahlstrom’ schweben sollen, sind bislang noch unerprobte Konzeptvorstellungen. Sie sind an bestimmte Installationen wie auch an besondere geographische Koordinaten gebunden, sie gefährden möglicherweise den Luftverkehr und sind auch nur schwierig zu warten.

Leichter umsetzbar sind die Technologien in niedrigeren Höhen, in denen es trotzdem wesentlich stärkere und auch weniger turbulente Windströmungen als in Bodennähe gibt. Da auch die gesamte Luftfahrt weitgehend auf Drachen zurückgeht, möchte ich zu Beginn kurz deren Entwicklungsgeschichte umreißen.

Für die Gesamtentwicklung förderlich ist eine globale Analyse der Windenergie in größeren Höhen, die im Juni 2009 von Ken Caldeira (Carnegie Institution) und Cristina Archer (California State University) vorgelegt wird. Der Studie zufolge haben die Höhenwinde und der Jetstream genügend Energie, den weltweiten Energiebedarf mehr als 100-fach zu decken!

Drachen

Die erste geschichtliche Erwähnung von Drachen als Flugobjekten stammt aus dem chinesischen Werk ‚Kunst des Krieges’ von Sun Tzu aus dem 5. Jh. v.Chr. Jüngere Funde im indonesischen Raum deuten jedoch darauf hin, daß Flugdrachen noch wesentlich älter sein könnten. Die Drachen bestehen zu Anfang hauptsächlich aus Bambusstäben und teurer Seide. Erst nachdem das Papier entwickelt wird verbreitet sich die Technologie in größerem Umfang.

Die ersten technischen Umsetzungen sind militärisch: In Korea werden mittelalterliche Schlachten mit Signaldrachen koordiniert, un im alten Japan werden Drachen zur psychologischen Kriegführung genutzt, indem Apparaturen zur Geräuscherzeugung daran befestigt und Drachen nachts über den feindlichen Truppen in Position gebracht werden. Diese glaubten daraufhin, sie würden von bösen Geistern attackiert. Es soll auch Aufzeichnungen über riesige Drachen geben, die Bogenschützen tragen konnten.

In Europa lassen die Römer zu Volksfesten oder militärischen Siegen bunt verzierte Windsäcke fliegen. Die ‚echten’ Drachen aus Fernost kommen dann im 16. Jh. mit holländischen, portugiesischen und englischen Kaufleuten nach Europa und sind zu Beginn des 18. Jh. als Kinderspielzeug verbreitet. Bei Belagerungen wird mit Drachen die genaue Entfernung zu den feindlichen Stellungen ausgemessen, indem man den Drachen abstürzen läßt und die Länge der ausgegebenen Schnur mißt.

Sir George Cayleys experimentiert ab 1799 mit einer neuartigen Drachenform, die er als Nebenprodukt seiner intensiven Beschäftigung mit dem Konzept ‚Schwerer-als-Luft-Flug’ entwickelt. 1804 baut er die ersten Modellgleiter und verwendet als Tragflügeleinheit einen englischen Bogenspitzendrachen. 1818 entwirft Cayley einen Modellgleiter, der zwei Drachen verwendet, einen großen für die Tragflügeleinheit und einen kleineren für den Schwanz. 1853 läßt der Erfinder seinen Kutscher mit dem neuen Flieger über ein Tal fliegen, der erste dokumentarisch festgehaltene Gleitflug eines Menschen.

1826 patentiert der englische Lehrer George Pocock aus Clifton seinen berühmten, von Drachen gezogenen dreirädrigen ‚Char-volant’. Pocock hat ein nachvollziehbares Motiv für seine Entwicklung: Da man keinen Wegezoll für drachenbetriebene Fuhrwerke kennt, spart er sich durch sein auch ‚Flying Car’ genanntes Gefährt die Gebühren.

Pocock beginnt schon 1820 mit Versuchen an bemannten Drachen, und 1825 benützt er ein 9 m großes Fluggerät, um seine Tochter Martha rund 82 m hoch in Luft zu heben. Bald darauf fängt er an sich mit dem Einsatz von Zugdrachen zu beschäftigen.

Der große Wagen, den Pococks schließlich baut, wird von zwei hintereinander angebrachten englischen Bogenspitzdrachen gezogen und kann vier bis fünf Personen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 32 km/h befördern. Für eine gute Lenkbarkeit der rund 450 m hoch fiegenden Drachen sorgen vier Leinen, die sowohl die seitliche Lage wie auch den Längswinkel zur Windrichtung einstellen können und es den Drachen daher gestatteten, „nach der Windrichtung rechts oder links“ zu fliegen.

1827 erscheint in London Pococks Buch unter dem Titel ,The Aeropleustic Art or Navigation in the Air by the use of Kites, or Buoyant Sails’, und 1828 zeigt er seinen Windwagen König George IV. Außerdem nutzt er Drachen um eine Fähre über den Mersey zu betreiben. Pocock baut in den Folgejahre eine Reihe weiterer ,Charvolants’, und eine Gruppe von drei Windwagen machen eine gemeinsame Fahrt über eine Strecke von 182 km. Er rüstet auch eine Segeljacht mit einem riesigen Drachen aus um eine 3-wöchige Kreuzfahrt auf dem Bristol-Kanal zu unternehmen. Über windbetriebene Fahrzeuge mit Rädern berichte ich in einem eigenen Kapitel (s.d.).

Auch die Wissenschaft erkennt langsam, welche technischen Möglichkeiten der Drachen bietet, z.B. bei meteorologischen Untersuchungen wie den Temperaturunterschieden zwischen den einzelnen Höhenlagen. Der britische Meteorologe E. D. Archibald läßt 1833 einen Anemometer (Windmeßgerät) an Drachen aufsteigen und die Windgeschwindigkeit in verschiedenen Höhen messen.

Benjamin Franklin führt 1852 seine berühmten Experimente zur Untersuchung der Wirkung elektrischer Blitze mitttels Drachen durch.

1844 experimentiert ein Dr. Colladon am Genfersee mit doppelschnürigen lenkbaren Drachen, die er in 200 m langen Bogen über den Himmel steuert. Später erfolgt eine Seeüberquerung auf einem vom Drachen gezogenen Brett.

1887 gelingen Archibald die ersten Luftaufnahmen von einem Drachen aus.

David Thayer stellt sich 1890 eine Kombination aus Drachen und Ballons vor, die von einem Floß stabilisiert Passagiere in einer Gondel über das Meer befördern.

William A. Eddy, ein Journalist aus Bayonne in New Jersey, entwickelt 1893 den ‚modernen’ schweiflosen Drachen, der er 1900 patentieren läßt. Unter dem Namen ‚Eddy’s Bogendrachen’ werden diese vom US-Wetteramt als Träger für verschiedene Meßinstrumente verwendet. Ebenfalls 1893 entwickelt in Greenwich Lawrence Hargrave den Kastendrachen (oder Zellendrachen), den er jedoch nicht patentieren läßt – den er ist ein früher Anhänger der open source Bewegung. Mit Hargraves Drachen werden verschiedenste Luftaufnahmen gemacht, so auch vom Brand nach dem Erdbeben in San Francisco im Jahre 1906.

Ein weiterer Pionier der Menschenbeförderungstechniken ist der britische General B.F.S. Baden-Powell, ein bekannter Ballonfachmann und Bruder des Gründers der Pfadfinderbewegung. 1894 gelingt es ihm im englischen Pirbright Camp einen Menschen mit einem einzigen Drachen in die Luft zu heben. Baden-Powell läßt sich die Konstruktion, die er ‚Levitor’ nennt, 1895 patentieren

Am 12. Dezember 1901 unternimmt Guglielmo Marconi seine ersten drahtlosen Übertragungsversuche von Poldhu in Cornwall nach St. John’s in Neufundland. Die Empfangsantenne wird mittels eines Baden-Powell-Levitor-Drachens auf eine Höhe von 122 m gebracht. Die ersten Versuche mißlingen allerdings, weil es zu starken Wind hat und der Drachen zu instabil ist.

Ab 1902 entwickelt in den USA Dr. Alexander Graham Bell einen bemannten Drachen. Sein erster gesteuerter und bemannter Flug findet im Dezember 1907 mit dem ‚Cygnet’ statt, der aus 3.393 Einzelzellen besteht und mit Schwimmern ausgerüstet ist.

Der Amerikaner Samuel Franklin Cody patentiert 1903 unter dem Namen ‚Cody’s Mankite’ einen Kastendrachen, der genug Auftrieb entwickelt um einen Menschen zu tragen. Nachdem Cody eine Ärmelkanalüberquerung von Dover nach Calais mittels eines von Drachen gezogenen Bootes unternimmt, wird das zuvor ablehnend reagierende britische Militär hellhörig und unterstützt die Entwicklung eines aus einer Reihe von Drachen bestehenden ‚Man Lifting System’. Ab 1904 macht Cody diverse Versuche zu Lande und zu Wasser, bei denen u.a. ein Soldat in eine Höhe von fast 800 m gebracht werden kann. 1906 übernimmt die Armee das Drachensystem zur Kriegsbeobachtung.

1909 wird in Deutschland der Roloplan-Drachen von Richard Steiff bekannt, der zum neuen Kassenschlager für die Spielwarenfabrik wird. Der Erfinder läßt sich von Roloplan-Drachen auf einer eigens konstruierten Haltevorrichtung in die Lüfte tragen, für den Flug kleiner Kinder wird ein Tragekorb konstruiert. Außerdem entwickelt Steiff eine spezielle Kamerahalterung für die Fotografie aus großen Höhen, bei der mittels Seilzug eine Aufnahme nach der anderen geschossen werden kann.

Am Aeronautischen Observatorium in Lindenberg wird am 1. August 1919 der noch heute gültige Höhenweltrekord für Drachen von 9.740 m erreicht, bei dem eine Drachenkette aus acht Schirmdrachen verwendet wurde.

Im Zweiten Weltkrieg kommt als Teil der Seenotrettungsausrüstung für Flugbesatzungen, die notwassern mußten, der Drachen ,Gibson Girl’ zum Einsatz. Der Drachen, der seinen Namen der taillierten Form des dazugehörigen Funkgerätes verdankt, trägt eine dünne Notantenne in den Himmel, die mit einem Funkgerät verbunden war. Dessen handbetriebener Generator erlaubt der Flugbesatzung, SOS zu funken.

Ab 1982 Jahren hält ein von Drachen gezogenes Boot 6 Jahre lang den Geschwindigkeitsrekord über 500 m. Aufgrund der gestaffelt angeordneten Drachen, deren Anzahl je nach Windstärke gesteigert oder vermindert werden kann, nennt der Erbauer Ian Day sein Boot ‚Jacob’s Ladder’. Es erreicht eine Geschwindigkeit von 25 Knoten.

Die Idee, mittels Winddrachen die Jetströmung zu nutzen, wird unter anderen Hermann Oberth zugeschrieben, welcher durch die Ölkrise 1973 dazu inspiriert worden sein soll.

Seit 1979 experimentiert der Australier Bryan Roberts, Professor an der University of Technology im australischen Sydney, mit einer fliegenden Kreuzung aus Helikopter und Drachen. Auf einen Rumpf aus dünnen Metallstäben befinden sich zwei Rotoren und zwei Generatoren. Die schwebenden Windräder sollen in 5 - 10 km Höhe den Jetstream anzapfen. Die Stromkosten wären mit unter zwei Cent pro Kilowattstunde sehr günstig. 2002 gründen Roberts und Dave Shepard die Firma Sky Windpower mit dem Ziel, bis 2010 einen 240 kW Prototypen in der Luft zu haben. In einem Bericht des amerikanischen Energie-Fachmagazins IEEE vom März 2007 werden die Kosten dieser Versuchsanlage auf 5 Mio. $ beziffert.

Die ersten Kitebuggy, also von Drachen gezogene Strandsegler, werden 1990 von Peter Lynn entwickelt. Bald darauf kommt die Idee auf, mit dem Kite und dem Surfboard auf das Wasser zu gehen, und inzwischen finden Wettbewerbe auch schon im Kitelandboarding und Snowkiting statt.

Den aktuellen Geschwindigkeitsweltrekord mit einem Kiteboard hält der Franzose Alexandre Caizergues, der im Oktober 2008 auf einer 501 m langen Rennstrecke vor Luderitz in Namibia mit einem 7 m² großen Drachen sagenhafte 50,57 Knoten erreicht (~ 93,56 km/h).

In Japan wird das Konzept von Drachen verfolgt, die in Höhen zwischen 4.000 und 6.000 m schweben sollen. Dabei soll die Energiewandlung jedoch nicht mittels oben angebrachten Turbinen erfolgen, sondern durch die starke Rotation der Halteseile, die aufgrund der jetartigen Luftströmung erfolgt.

1992 wird anhand eines kleinen Versuchsdrachen nachgewiesen, daß es möglich ist, den Drachen computergesteuert so auf und ab zu bewegen, daß es zu einer gleichmäßigen Rotation der Seile kommt. Sollen die Drachen zur Stromerzeugung in größerem Maßstab eingesetzt werden, so müßten diese jeweils etwa 4 t wiegen und zur Gewichtsverringerung mit Helium gefüllt werden. Die Entwicklungs- und Erprobungszeit wird mit etwa 10 bis 12 Jahre veranschlagt.

2004 schlägt der ehemalige ESA-Astronaut Wubbo Johannes Ockels an der Technischen Universität Delft, Holland, das Projekt ‚Laddermill’ (Leitermühle) vor, bei dem eine Staffel hintereinander aufgereihter Drachen in den Himmel steigen soll. Ockels, der sich seit 1995 mit dieser Idee beschäftigt, möchte innerhalb von vier Jahren einen Prototyp vorstellen.

Auch der russische Physiker Alexander Podgaets arbeitet 2006 an der TU Delft an der Entwicklung von Energie-Drachen (Power Generating Kites). Die Wissenschaftler stellen eine ganze Reihe von Konzepten vor.

Bei einem dieser Konzepte handelt es sich um Zugdrachen, die an einem umlaufenden Kabel befestigt sind das mehrere Kilometer weit hoch reicht, um die dortigen starken Höhenwinde auszunutzen. Dabei werden die einzelnen Drachen so gesteuert, daß sie auf der einen Seite des Kabels nach oben, und auf der anderen Seite nach unten ziehen. Der entstehende Kabeldurchlauf soll an der Bodenstation zur Stromerzeugung genutzt werden. Da der Wind in den großen Höhen bis zu 20 Mal stärker ist als in Bodennähe, könnte mit diesem System bis zu 100 MW Strom zu einem Preis von 5 Cent/kWh erzeugt werden.

Außer mit Zugdrachen arbeitet Ockels auch mit Tragflächenprofilen, die an dem Zugseil auf und absteigen.

Ein weiteres Konzept betrifft Lenkdrachen, deren Energie durch die Seile auf den am Boden befindlichen Generator übertragen werden, weshalb man das Prinzip auch ,Wind-Jojo’ nennt.

Angetrieben vom kräftigen Höhenwind, steigt der Gleitschirm zunächst hinauf und zieht das Seil nach, an der er hängt. Wenn dieses abgerollt ist, dreht sich die Seilwinde in der anderen Richtung und holt den Drachen wieder herunter. Beim Aufstieg wird die Energie erzeugt, von der beim Abstieg nur ein kleiner Teil wieder verbraucht werde, da der Gleitschirm im zusammengefalteten Zustand eingeholt wird.

Eine weitere angedachte Version ist eine Laddermill aus mehreren Drachen, an denen jeweils zwei kleine Windgeneratoren angebracht sind. Hier wirken die Drachen nur als Träger.

Im Januar 2007 findet in Leuven der ‚First International Workshop on Modelling and Optimization of Power Generating Kites’ statt.

Im August 2007 wird das ,Wind-Jojo’ System erstmals getestet. Mit einem 10 m³ großen computergesteuerten Drachen, dessen Generator-Winde auf einem LKW montiert ist, wird eine Leistung von 10,5 kW erreicht. Der Drachen steigt an einem Seil auf rund 400 m Höhe, und das Ausziehen des Seils liefert Strom wie bei einem Dynamo.

Einen Drachen beispielsweise von 4,5 auf 5 km Höhe aufsteigen zu lassen, dauert etwa 60 Sekunden. Dann wird er innerhalb von 20 Sekunden wieder heruntergeholt, und der Zyklus startet von neuem.

In Delft plant man nun ein 50 kW Prototyp, bei dem durch mehrere versetzt auf- und absteigende Drachen eine konstante Energieabgabe gewährleistet wird – sowie ganze Schwärme von 50 Lenkdrachen, von denen jeder die Spannweite eines Fußballfeldes hat. Die Gleitschirme sollen übereinander schweben, und ihr Haltetau wäre 6,5 km lang und dick wie ein Laternenpfahl. Eine solche Höhen-Windmaschine könnte Leistungen von bis zu 100 MW erwirtschaften. Im Computer wurde sogar schon eine Maschine mit 5 GW Leistung simuliert.

Ein  noch kühneres Konzept verfolgt der Turiner Ingenieur Massimo Ippolito, Forschungsleiter der spanischen Firma Sequoia automation. Nach sechsjähriger Forschungsarbeit präsentiert er 2006 sein ,Kite Wind Generator Project’. Der Vorschlag beinhaltet, Höhendrachen mit den Speichen eines riesigen Rades am Boden zu verbinden und dieses somit anzutreiben. Die rund 1.000 m hoch fliegenden Gleitschirme bekämen programmierte Autopiloten, so daß sie beim Aufstieg Kreise fliegen und das Riesenrad in Rotation versetzen. Diese Bewegungsenergie ließe sich dann in Strom umwandeln. Ein Karussell mit einem Durchmesser von 100 m soll 500 kW erzeugen – mit 300 m schon 18 MW, und mit 1.000 m Durchmesser sogar 500 MW.

2007 gründet Ippolito in Chieri bei Turin die Firma Kite Gen Research (Kitegen), um ein Konzept mit einer Leistung von 1 GW zu verwirklichen, bei dem 12 Linien mit jeweils vier 500 m² Drachen zu Einsatz kommen sollen. Auf der Homepage des Unternehmens wird auf die Eigenbewegung der Drachen in Form einer liegenden 8 (auch Lemniskate genannt) Bezug genommen, die uns weiter unten bei der SkySail-Technologie noch begegnen wird. Im September 2007 erfolgt auf dem Flughafen von Casale Monferrato ein erster erfolgreicher Test des Prototyp ‚KSU1’, bei dem dieser bis auf eine Höhe von 800 m steigt.

Die WindLift LLC in Durham, North Carolina, wird im April 2006 gegründet. Ziel des Unternehmens es ist, einen preisgünstigen Drachen-Antrieb für Entwicklungsländer zu entwickeln und zu vermarkten, der zur Energieerzeugung, zur Luftdruckerzeugung, zum Aufladen von Batterien und besonders zum Wasserpumpen geeignet ist, immerhin wird rund 7 % des weltweiten Energieverbrauchs für Bewässerungszwecke eingesetzt.

Das von Robert Creighton entwicklete WindLift-System gewinnt im Juni 2007 den zweiten Platz des Businessplan-Wettbewerbs der University of Madison, Wisconsin. Die mechanische Windkraft-Kolbenpumpe sollte nach ihrer Optimierung Anfang 2008 in Indien getestet werden, doch dies scheint nicht erfolgt zu sein. Nun soll ein erster Prototyp im Sommer 2009 in Kitty Hawk, North Carolina, getestet werden, der an zwei 8 kW Generatoren angeschlossen ist. Anschließend sollen im Laufe von 18 – 24 Monaten marktreife Energie-Drachen mit 5 kW, 10 kW und 20 kW entwickelt werden, wozu WindLift, das die liegende 8 ins Firmenlogo integriert hat, aber noch rund 6 Mio. $ benötigt. Das 10 kW System mit einem 90 m hoch fliegenden Drachen soll 5.000 $ kosten, eine kleinere 5 PS Version nur 1.000 $.

Im Oktober 2006 investiert Google.org, der philanthropische Arm der kalifornischen Suchmaschinen-Firma im Rahmen des ,Renewable Energy Cheaper than Coal’-Programms 10 Mio. $ in das von Saul Griffith und Don Montague neugegründete US-Unternehmen Makani Power Inc. in Alameda, Kalifornien, das sich ebenfalls mit hochfliegenden Drachen beschäftigt. Makani bedeutet im Hawaiianischen Wind oder Brise. Die Drachen sollen Starkwinde in 5 – 10 km Höhe nutzen und einen Wirkungsgrad von 60 % bis 75 % erreichen. Im August 2008 schießt Google.org weitere 5 Mio. $ dazu – technische Details sind bislang noch nicht bekannt gegeben worden, auf dem einzigen bislang veröffentlichten Foto ist ein Drachensegment zu sehen, daß an einen Fledermausflügel erinnert.

Im Juli 2007 präsentieren am Bremer Institut für Betriebstechnik und angewandte Arbeitswissenschaft (BIBA) an der Universität Bremen 250 Nachwuchsingenieure des Fachbereichs Produktionstechnik ihre Entwicklungen. Die in zehn Gruppen aufgeteilten Studenten stellen eine Vielfalt an Lösungen vor, die der Forderung des Aufgabenpapiers der Lehrveranstaltung Produktionstechnik IV entsprechen: Energiegewinnung durch Flugdrachen.

Die in Milano beheimatete Firma Zanettistudios S.r.l. berät seit 2002 Unternehmen bei der Entwicklung neuer Technologien. Im August 2008 beantragt das Unternehmen ein Patent für seine ‚Twind-Technologie’ – eine neue Variante der Höhenwindnutzung, bei der Drachen mit Fesselballons kombiniert werden.

Das Gesamtsystem besteht aus zwei Paaren von je einem 200 m² Drachen und einem 12 m durchmessenden Ballon, deren Zugseile miteinander verbunden sind und in der Bodenstation über eine Generatoreinheit geleitet werden. Abwechselnd öffnet einer der Ballone seinen Drachen und läßt sich vom Wind bis auf 800 m Höhe ziehen, während der andere Ballon seinen Drachen zusammenfaltet und vom gemeinsamen Seil heruntergezogen wird, usw.

Im Vergleich mit traditionellen Windkraftanlagen soll das Twind-System eine vierfache Effizienz haben, während die Kosten fünfmal niedriger liegen sollen. Über praktische Versuche und Umsetzungen ist noch nichts bekannt.

Weitere aktuelle Umsetzungen der Drachen-Technologien betreffen in erster Linie die Mobilität, wobei es in vielen Fällen um Wettbewerbe und die Jagd nach Rekorden geht. Sowohl windbetriebene Fahrzuege als auch Boote mit starren Tragflächen habe ich bereits in eigenen Absätzen behandelt (s.o.).

Im Jahr 2000 beginnt Bill Rayner mit der Konstruktion und Patentierung des ,Dingbat 1’,  und Anfang 2003 folgt der ,Dingbat 2’, der 2004 in Botany Bay seine ersten Tests absolviert. Gezogen werden die Boote aus einer Mischung aus Drachen und Segelflugzeug.

2007 wird bei der Dingbat Pty Ltd. im australischen Wahroonga – finanziert von Clif Barker – immer noch optimiert, weiterentwickelt und getestet. Insbesondere das Kontroll- und Steuersystem macht viel Arbeit. Als nächstes sollen in einer neuen Rahmenkonstruktion zwei jeweils 4,6 m² große Segel aufgespannt werden (Stand: Mitte 2008).

Mitte 2004 stellt der australische Mathematiker und Militärwissenschaftler Stephen Bourn das Konzept eines windbetriebenen Bootes vor, mit dem er einen Geschwindigkeits-Weltrekord aufstellen möchte.

Auch dieses Hydrofoil-Konzept wird von einem Gebilde gezogen, das wie ein Drachen/Segeler-Hybrid aussieht. Aufgrund der ausgefeilten Aerodynamik soll es sich mit mehr als dem Doppelten der vorherrschenden Windgeschwindigkeit vorwärtsbewegen. Die ersten kleinen, ferngelenkten Modelle funktionieren zufriedenstellend.

Bourn arbeitet an dem Design eines Bootes mit einem Drachen/Segel von 8 m Spannweite, das mittels zwei Joysticks gesteuert 30 Knoten schnell werden soll – bei einer Windgeschwindigkeit von 15 Knoten. Außerdem werden zur weiteren Optimierung Computer-Simulationen gefahren; Patente sind ebenfalls schon angemeldet.

2006 wird die Französin Anne Quéméré zur ersten Person, die in nur 55 Tagen den Nordatlantik mit einem Drachen-gezogenen Boot überquert... und dies sogar ganz alleine!

Auch das Unternehmen Kite For Sail LLC in Martinez, Kalifornien, beschäftigt sich mit VLFFS-Lenkdrachen (very large free-flying sails) als Antriebsquelle für kleinere Schiffe, und gewinnt 2006 mit seinem Speed Kite den California Clean Tech Open Wettbewerb.

Der eingesetzte Drachen erreicht eine Zugkraft von 10.000 PS. 2008 bietet das Unternehmen bereits eine ganze Reihe von Modellen zwischen 6 m² und 10 m² Fläche an – die zwischen 900 $ und 3.500 $ kosten.

Die Designerin Stefanie Krücke aus Hannover konzipiert 2007 im Rahmen ihrer Diplomarbeit die Winddrachen-Yacht ,Kitano’, ein Luxusboot für bis zu 8 Personen, dem man nur eine schnelle Verwirklichung wünschen kann.

Die Designer Tsun-Ho Wang (von dem auch die Flying Stick Camera stammt, die im Kapitel Neue Designs vorgestellt wird) sowie seine Teamkollegen Min-Gyu Jung und Sung-Je Do stellen im November 2008 den Entwurf eines Leichtbau-Tricycles vor, das neben seiner Technologie auch durch seine futuristische Ästhetik besticht.

Bei dem Kite Car oder Wind Light Vehicle handelt es sich um ein elektrisch betriebenes 1-Personen-Vehikel mit jeweils einem Motor in jedem der drei Räder.

Die besondere Innovation ist jedoch der transparente Windschutz, der bei genügend Wind ausgefaltet und sowohl als Segel als auch als Drachen genutzt werden kann, um das Gefährt vorwärts zu ziehen.

Ein von einem Lenkdrachen gezogenes Sportboot, mit dem sowohl Wasser- als auch Unterwasser-Spazierfahrten möglich sind, kommt Mitte 2008 in die Blogs.

Das Design stammt von Mathias Köhler aus Braunschweig. Die Steuerung des ‚Nereus’ erfolgt mit Fußpedalen

Eine besondere Rolle spielt das seit 2001 verfolgte Projekt ‚SkySail’, das ich gesondert vorstellen möchte.

SkySail Zugdrachen

Richtig los geht es mit der Zugdrachen-Technologie erst Ende 2001 - und zwar mit der Gründung der Firma SkySails durch den Wirtschaftingenieur Stefan Wrage und den Schiffbauingenieur Thomas Meyer, ein persönlicher, guter Freund (s.u. ‚Solarboote’).

Wrage hatte seiner Idee bereits als 15-Jähriger, als er mit seiner Jolle auf der Alster segelte und mit der Nähmaschine seiner Großmutter Drachen nähte und an der Elbe steigen ließ. Weil die Jolle ihm zu langsam war, benutzte er einen Kitesurf-Drachen, um an Fahrt zu gewinnen - es funktionierte.

SkySails steht zweimal kurz vor dem Konkurs, bis 2003 mit der Oltmann-Gruppe, einem renommierten Schiffsfinanzierer, ein weiterer Gesellschafter einsteigt. Nun kann das Konzept ernsthaft angegangen werden.

Im Februar 2005 testet die SkySails GmbH in der Hamburgischen Schiffbau- Versuchsanstalt erfolgreich ihren bereits zweiten Prototypen. Das ‚SkySail’ ist ein steuerbarer Zugdrachen für Schiffe, der einen minimalen am-Wind-Kurs von 50° erlaubt und erhebliche Mengen an Treibstoff spart.

2006 wird in der Ostsee ein Schiff von der Größe eines Kleinfrachters mit einem riesigen SkySail-Lenkdrachen in Fahrt gebracht. Dieser weltweit erste Test eines windgestützten Antriebssystems für Großschiffe wurde von Experten und Studenten der Seefahrtschule Leer in Niedersachsen vorbereitet. Für den Versuch hat die Gesellschaft für innovative Schiffstechnologie in Leer den ausgemusterten Tonnenleger MS BUK übernommen.

Das 1969 in Polen gebaute 53 m lange und mehr als 500 t schwere Spezialschiff, das jahrzehntelang in den ostdeutschen Küstengewässern im Einsatz war, wurde nach Niedersachsen überführt, auf den Namen MS Beaufort getauft und anschließend umgebaut. Von Bord Schiffes steigt nun ein erst 80 m², später dann 160 m² großes Drachensegel in 150 bis 300 m Höhe auf. Der mit Druckluft gefüllte Lenkdrachen, der über eine Zugtrosse mit dem Schiff verbunden ist, unterstützt die Fahrt des Frachters mit Hilfe des Windes.

Vom Einsatz der computergesteuerten Großdrachen könnte nach Ansicht der Experten in einigen Jahren auch die Handelsschifffahrt profitieren. Berechnungen zufolge können mit dem parallelen Einsatz des neuen Antriebs bis zu 50 % des Dieselverbrauchs eingespart werden. Demnach würden sich die Investitionen schon in drei bis fünf Jahren amortisieren. Man rechnet damit, dass weltweit etwa 40.000 Schiffe mit dem patentierten Antriebssystem nachgerüstet werden können.

Mitte Dezember 2007 tauft Bundespräsidenten-Gattin Eva Louise Köhler im Hamburger Hafen die MS Beluga SkySails, den ersten Schwergut-Frachter der Welt, der von einem Motor und einem riesigen Gleitschirm angetrieben wird. Nach der Taufe erhält das Schiff in Bremen eine neu entwickelte Lackschicht, rauh wie eine Haifischhaut, anschließend erfolgen einige Probefahrten. Anfang Januar 2008 startet das Schiff zu einer ersten Reise nach Venezuela und in die USA und soll dabei 20 % - 50 % an Kraftstoff sparen. Ist die Fahrt erfolgreich, will der Bremer Reeder Niels Stolberg, Gründer der Reederei Beluga Shipping, zwei weitere Schiffe umrüsten lassen.

Für die 132 m lange MS Beluga SkySails, die er in den Niederlanden bauen ließ, bestellte Stolberg für 400.000 € bereits im Januar 2006 ein 160 m² großes Segel aus einem neu entwickelten Stoff. Wenn die Technik ausgereift ist, wird der Drachen computergesteuert in 300 - 500 m Höhe fliegen, und zwar Bahnen in Form einer Acht, was die größte Ausbeute an Energie bringt. Und damit die Besatzung den Kite effektiv einsetzt, sollen 20 % der Einsparungen an die Mitarbeiter an Bord fließen.

Drei bis fünf Jahre dauere es, bis sich das System amortisiert hat, oder noch weniger, wenn die Preise für Energie weiter steigen.

Neben vielen anderen Preisen und Auszeichnungen wird SkySails im Juni 2007 auf dem 11. Zukunftskongreß in Kronberg/Ts. auch der Zukunftsaward 2007 als ‚Beste Produkt-Innovation’ verliehen.

Nun will auch eine französische Werft eine Motorjacht mit dem Segel ausstatten. Und die SkySails GmbH & Co. KG hofft 2008 bereits bis zu zehn Schiffe aufrüsten zu können.

Später sollen noch größere Drachensegel erprobt werden. Bis 2013 will das Hamburger Unternehmen mindestens 1,5 Prozent der Welthandelsflotte, sowie etwa 250 Superyachten mit dem Windantrieb ausstatten. Das kleinste SkySails-System mit Steuergondel, Start- und Landungssystem soll dann ab 150.000 € erhältlich sein.

Inzwischen gibt es so interessante Entwicklungen bei SkySails, daß ich die Leser – abseits vom turnusmäßigen update – gerne darüber informieren möchte:

Zum einen ein paar Details zur Technik. Der Drachen wird computergesteuert von einem auf dem Vorschiff installierten 14 m hohen vierkantigen Mast gestartet. Einmal freigegeben plustert sich der Drache durch die anströmende Luft, die über ventilähnliche Öffnungen in seine Kunststoffhülle strömt, zur Tragflächenform auf und steigt an seinem Zugseil, in dessen Inneren ein Kommunikationskabel liegt, auf seine Einsatzhöhe hinauf.

Im Unterschied zum klassischen Segelprinzips, dem ‚Kreuzen’ von Segelschiffen, um dadurch die Position zum Wind jeweils so zu verändern, daß die Segel für optimalen Vortrieb sorgen, behält ein Schiff unter SkySails seinen Kurs bei – denn nur der Drachen kreuzt in den Wind. Dies führt zu einem spektakulären Schauspiel, denn ebenso wie ein Lenkdrachen tanzt der SkySails-Drachen in der Form einer Acht hoch über dem Bug. Dieser ‚Achten-Flug’ – eigentlich eine liegenden Lemniskate, d.h. eine unendlich fortgesetzte doppelseitige Spirale – liegt die eigentliche Kraftquelle des Systems. Wenn die Luft dort oben, etwa bei Windstärke 6, mit rund 40 km/h anströmt, erzeugt der Manöverflug scheinbare Windgeschwindigkeiten von 144 bis zu 180 km/h. Der Drachen bewegt sich daher, als fliege er in einem ununterbrochenen Tornado!

Auch hier beweist sich ein weiteres Mal, daß jene Energien, die sich in Spiralenformen oder -formationen äußern, viel kraftvoller sind, als alle ,linearen’ Kraftäußerungen. Hierzu verweise ich auf die entsprechenden Kapitel im Teil D dieser Arbeit.

Solange nicht tatsächlich orkanartige Stürme oder Gewitterfronten die automatische Rückholung des Drachens in seinen Trägermast erzwingen, wird das Manöver von einem kleinkoffergroßen Autopiloten gesteuert, der unter dem Drachen hängt und diesen dazu veranlaßt, die im Wind anströmende Luft im Sturz- und Steigflug zu schneiden.

Nach ihrer Jungfernfahrt läuft die MS Beluga SkySails am 5. Februar 2008 in den venezolanischen Hafen Gunata ein, wo sie das erste Los Projektladung für eine neu zu bauende Spanplattenfabrik löscht. Während der knapp 8.800 km langen Atlantikpassage ist der Kite fast täglich zwischen drei und vier Stunden ausgefahren worden, um Erfahrungen im Umgang mit der neuen Technik zu sammeln. Anschließend fährt der Frachter weiter in die USA. Die Jungfernreise endet Anfang März in Norwegen.

Anfangs machen die Start- und Landeprozeduren noch einige Schwierigkeiten, außerdem macht die Dünung einige Probleme, vor allem lange, hohe Wellen. Da das Schiff dabei sehr weit hoch und runter geht, strafft sich das Seil und zieht den Drachen mit sich herunter.

Nach Analyse der bislang erhaltenen Daten meldet das Unternehmen im Juli 2008, daß der Zugdrachenantrieb die Erwartungen weit übertroffen hat. Laut den Messungen an Bord des 90 m langen Mehrzweckfrachters Michael A. entwickelte das 160 m² SkySail weit mehr als fünf Mal soviel Leistung pro Quadratmeter Segelfläche wie traditionelle Windantriebe. Die erzielte Zugkraft von 8 t entspricht etwa dem Schub eines Airbus A 318 Triebwerks.

Unter guten Windbedingungen ließ sich der Dieselverbrauch dadurch zeitweise um mehr als die Hälfte verringern (!), während die Reisegeschwindigkeit des Schiffes gleichzeitig von 10,0 auf 11,6 Knoten gesteigert wurde. Im Mittel hat der Einsatz des Zugdrachens als Zusatzantrieb gut 15 % Treibstoffkosten erspart, war rund 115.000 € pro Jahr entspricht. Das neue Windantriebssystem soll noch bis Anfang 2009 auf den Schiffen Michael A. und Beluga SkySails getestet werden.

Im August 2008 nimmt die MS Beluga SkySails neue Fracht auf – in drei europäischen Häfen und im Auftrag der US-Army und Air Force. Der Charter nach Amerika erfolgt durch das Military Sealift Command (MSC) der US Navy. Die Entscheidung der Militärs sei allerdings aufgrund des günstigen Angebots gefallen und nicht aus Begeisterung für die neue Technologie.

Im November 2008 wird der SkySails-Geschäftsführer Stephan Wrage vom Wirtschaftsmagazin ‚Capital’ und der Umweltstiftung WWF Deutschland bei der Verleihung ‚Ökomanager des Jahres 2008’ mit einem Sonderpreis ausgezeichnet. Und im Dezember beteiligt sich die Firma Zeppelin Power Systems, ein Tochterunternehmen der Garchinger Zeppelin Gruppe, als strategischer Partner, um die Grundlagen für die Markteinführung zu legen. Ab 2009 bündeln die zwei Hamburger Unternehmen ihre Kompetenzen in der Zeppelin SkySails Service- und Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG.

Mit dem gemeinsamen Vertrieb von Diesel-Wind-Hybridantrieben sollen weltweit neue Maßstäbe gesetzt werden, außerdem können künftig weltweit alle Sky-Sails-Systeme schnell und zuverlässig über das Service- und Vertriebsnetz der Zeppelin Power Systems gewartet werden.

Im Jahr 2009 will SkySails mit der Serienproduktion beginnen – die Produktionskapazitäten sind bereits für ein Jahr im Voraus ausgebucht –, doch Meldungen im Februar zufolge ist der umweltfreundliche Hilfsantrieb noch nicht ganz serienreif. Optimiert wird daraufhin die automatische Steuerung des Segels sowie der bislang starre Start- und Landemast, der nun den Bewegungen des Segels folgt statt dem Schaukeln des Schiffes und so für einen ‚Seegangsausgleich’ sorgt.

Im April 2009 wird die Segelfläche der Beluga Skysails auf 320 m² verdoppelt.

Als erster norwegischer Schiffseigner bestellt die Rederei Wilson aus Bergen einen 160 m² SkySail-Antrieb, der auf dem 88 m langen und Feeder-Schiff MS Wilson Grip installiert werden soll.

Flugzeuge und Zeppeline

Neben den oben erwähnten Drachen sind von amerikanischen Forschern auch Segelflugzeuge vorgeschlagen worden, welche periodisch an einem Seil ziehen, wodurch die Energieübertragung auf den Boden erfolgt. Auch andere Vorschläge zur Nutzung des in nur 200 m Höhe fast stetig wehenden Höhenwindes mittels Segelflugzeugen, die mit Windturbinen ausgerüstet sind, wären im Grunde leicht zu realisieren und auch relativ billig. Trotzdem liegen m.W. hierüber bisher noch keine Versuchsergebnisse vor.

Ein frühes Patent dafür beantragen Peter R. Payne aus Annapolis und Charles Mccutchen aus Bethesda 1975 (US-Patent Nr. 3987987, erteilt 1976).

Bei meinen Recherchen finde ich auch mehrere LTA-Systeme (Ligther Than Air), wie beispielsweise das 1975 angemeldete und 1978 erteilte US-Patent Nr. 4073516 von Alberto Kling aus dem deutschen Percha, der eine Windturbine an ein Luftschiff hängen will um Strom zu erzeugen.

Eine weitere Variante bildet das 1979 erteilte US-Patent Nr. 4166596 von William J. Mouton Jr. aus New Orleans und David F. Thompson aus Chester, bei dem die Windkraft durch einen hoch fliegenden, triebwerksförmigen Ringballon abgezapft werden soll.

Die Erfinder stellen sich Reihen mit zahlreichen fliegenden Kraftwerken vor, deren Energie mechanisch durch Endlos-Zugseile zu den am Boden stationierten Generatoren geleitet wird. Vermutlich ist das System aufgrund der äußerst komplizierten Seilführung nie getestet worden.

Das US-Patent Nr. 4350898 wiederum wird 1980 von William R. Benoit aus Mitchelville, Maryland, beantragt und 1982 erteilt. Hier ist eine Windturbine am Heck eines unbemannten Luftschiffes angebracht. Doch auch diese Erfindung scheint nie umgesetzt worden zu sein.

Auf den deutschen Ingenieur Herbert Beuermann geht der Vorschlag zurück, scheibenförmige Zeppeline in 400 m Höhe zu stationieren, wo ein konstanter Wind mit mindestens 70 km/h bläst. Das sogenannte Schwebekraftwerk wird an vier Seilen verankert und kann bei heftigem Sturm zur Erde gekurbelt werden. Gegenüber den auf dem Boden stationierten Anlagen haben Höhenkraftwerke den Vorteil, daß sie überall betrieben werden können und nicht von der Landschaftsumgebung abhängig sind.

Das Savonius-ähnliche ‚Kraftwerk’ des Trägerzeppelins besteht aus sechs Halbkugeln von jeweils 16 m Durchmesser, die im Luftstrom rotieren und etwa 2 MW Strom erzeugen sollen. Beuermann rechnet damit, daß sein Höhenkraftwerk 24 mal soviel Energie liefern kann wie ein gleichdimensioniertes auf der Erde. 1999 wurden an einem kleinen Modell erste Tests durchgeführt.

Nachdem sich das kanadische Unternehmen Magenn Power aus Kanata, Ontario, lange Jahre mit der Erforschung des Magnus-Effekts beschäftigt hat, der auch bei dem o.g. Flettner-Rotor eine wesentliche Rolle spielt, will es nun mit seinem 2004 patentierten Magenn Power Air Rotor System (MARS) auf den Markt kommen – anfänglich mit einem 4 kW Modell, das etwa 10.000 kanadische $ kosten soll.

Die gasbefüllten Windkraftwerke steigen in Höhen von 200 – 300 m auf. Rippen an der Außenhülle aus einem Kevlar-änlichen Material namens Dacron wirken wie die Wasserschaufeln eines Raddampfers und lassen die Ballone um ihre horizontale Achse rotieren. Dabei sorgt der Magnus-Effekt dafür, daß sie eine stabile Lage halten, exakt zu positionieren sind und zusätzlichen Auftrieb erhalten. Als Trägergas kommt neben Helium auch Wasserstoff, Methan oder Argon infrage.

Der Gründer des Unternehmens, Fred Ferguson, beginnt schon 1978 mit der Entwicklung eines ‚Magnus Luftschiff’ (Magnus Spherical Airship), das er in den 1980ern patentieren läßt. Im Rahmen der kanadischen Militärforschung werden 20 Mio. $ in die Entwicklung investiert und auch ein verkleinerter Prototyp gebaut, der bei einem späteren Unfall jedoch zerstört wird.

Im Januar 2006 übernimmt das in Lenexa, Kansas, ansässige Vertriebsunternehmen Krystal Planet Corp. die weitere Vermarktung der MARS-Windgeneratoren. Man plant, im Süden Ontarios 2007 eine erste Windfarm mit MARS-Kraftwerken aufsteigen zu lassen, die den Windstrom um 50 % günstiger erzeugen sollen als bodenbasierte Systeme.

Magenn Power, inzwischen in Ottawa, läßt den ersten 9 m langen und 3 m durchmessenden Prototyp im April 2008 in North Carolina abheben. Das System erzeugt 2 kW – eine akzeptable Größe für den Einsatz als günstiges, leicht transportables und schnell installierbares Notstromaggregat in Katastrophengebieten. Eine spezielle Kleinversion mit einer Leistung von 1 kW ist für Camper angedacht, die etwa 2.000 US-$ kosten soll.

Modelle mit der Leistung von 10 – 25 kW sollen 2009/2010 auf den Markt kommen, anschließend wird ein 100 kW Modell entwickelt, dessen Preis auf ca. 500.000 $ veranschlagt wird.

Den auf der Homepage veröffentlichten Grafiken zufolge hat das 100 kW Modell ein völlig überarbeitetes Design – es sieht nun eher aus wie ein horizontal schwebender, riesiger Savonius-Rotor.

Erwähnenswert ist auch das ,LTA -Tethered Wind Turbine’ (TWT) Konzept von Douglas J. Amick, über den ich schon im Absatz über windbetriebene Fahrzeuge berichtet habe. Der Windturbinen-Ballon von 2006, der bislang nur als Konzept vorliegt, ähnelt dem Mouton-Patent von 1979 (s.o.).

Auch hier handelt es sich um eine aerodynamische, die Windströmung bündelnde und mit Gas befüllte Struktur, für die Amick in seinem Patentantrag eine Vielzahl verschiedener Designs vorlegt. Die hier abgebildete Variante ist eine der eher konventionellen Modelle. Im Idealfall soll der TWT-Ballon aus Kohlenstoff-Nanotube-Material hergestellt werden.

 

Solarbetriebene Luftschiffe behandle ich in einem Unterkapitel der Elektrischen Mobilität (s.d.).

Auch für bodengebundene Systeme soll es möglich sein, beträchtlich höhere Windgeschwindigkeiten zu nutzen, indem der natürliche Wind gezielt beschleunigt wird. Dies erfolgt in den sogenannten Augmentor-Systemen, die als nächstes beschrieben werden sollen.

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