TEIL C

Neue Designs und Rotorformen

Eine geschichtliche Gesamtübersicht aller bislang erdachten Geräte, Maschinen, Anlagen und Systeme zur Nutzung der Windenergie würde den Rahmen selbst dieses Buches sprengen.

Im 19. Jahrhundert beginnt sich eine Flut neuer Ideen in die Patentämter dieser Welt zu ergießen, um im 20. Jahrhundert nur noch zuzunehmen. Umgesetzt werden die wenigsten dieser Innovationen, während im Laufe der Jahrzehnte Entwicklungspfade entstehen, die von immer mehr Menschen beschritten werden. Ein Pfad, der sich inzwischen zur Autobahn entwickelt hat, führte zu den weltweit dominierenden Dreiblattrotoren. Ihre Geschichte und der gegenwärtige Stand ihrer Entwicklung und Umsetzung habe ich bereits geschildert.

Seitenpfade von ‚Landstraßenbreite’ führten zu den ebenfalls schon beschriebenen Savonius- und Darrieus-Rotoren, und einer der Wege, die sich gerade ‚im Ausbau’ befinden, scheint zu Augmentor-Systemen, und hier besonders zu den Aufwindkraftwerken zu führen

Es wäre allerdings unverantwortlich, die Wald- und Wiesenwege völlig zu ignorieren, denn an ihren Rändern blühen einige der schönsten technologischen Pflänzchen. Die nun folgende Präsentation neuer Designs und Rotorformen beginnt im Jahr 1975, da dieses für mich ein Schlüsseljahr darstellt (wie ich im Teil E noch erzählen werde).

Eine sehr eigene Form der Windenergie-Nutzung bildet beispielsweise das Prinzip der Schlagflügel-Windanlage, das um 1975 herum von der seit langem aufgelösten Interdisziplinären Projektgruppe für Angepaßte Technologieder TU Berlin (IPAT) umgesetzt wird. Ich habe im Absatz zur Windenergie-Entwicklung in Deutschland schon darüber berichtet (s.d.).

Das Schlagflügelsystem ist für den Einsatz als windbetriebene Kolbenpumpe in Ländern der 3. Welt konzipiert und wird sogar auf Hawaii (oder Tahiti?) getestet. Später wird die Anlage abmontiert und wieder zurück nach Berlin gebracht, wo sie bald darauf vergessen wird. Leider liegen mir über die IPAT-Anlage keinerlei Unterlagen oder Bilder vor.

Eine Widergeburt erlebt der Schlagflügel erst 2007 in Form der WindWing-Anlage von Gene Kelley. Darüber unten mehr.

Alvin M. Marks aus Whitestone, New York, meldet 1977 das Patent für einen ‚Charged aerosol generator with uni-electrode source’ an, der auch unter dem Namen Power Fence bekannt ist (manche sprechen auch von einem Ionenwind-Generator). Das System sieht aus wie ein Zaun, und der Wind soll durch das Medium von geladenen Wassertröpfchen eine elektrische Ladung von einer Elektrode zur anderen befördern, um einen Stromkreis zu schließen. Hierdurch kann Elektrizität ohne jede beweglichen Teile gewonnen werden. Ein erster Prototyp hätte bereits 1968 funktioniert.

Marks, der auch maßgeblich an der Entwicklung von Lumeloid-Zellen beteiligt ist, erhält sein Patent 1980 (US-Patent Nr. 4206396), und vier Jahre später läßt er sich unter dem Namen ‚Charged Aerosol Wind/Electric Power Generator’ eine Folgeentwicklung patentieren, bei welcher der Prozeß durch die Zerstäubung von Flüssigkeit im Wind verstärkt werden soll (US-Patent Nr. 4433248). Von späteren Umsetzungen der Technologie ist nichts bekannt geworden.

Die meisten Systeme bilden Variationen, Adaptionen oder Modifikationen. Ein Beispiel dafür ist der Windrotor, den Herren De Barros Fonseca senior und junior 1981 vorstellen. Ein zentraler, feststehender Zylinder aus Beton trägt eine leichte und bewegliche Konstruktion aus zwei Halbzylindern und vier Rotoren. Diese dreht sich automatisch mit dem Wind um die mittlere Achse. Durch die runden Oberflächen wird der anströmende Wind zu den Öffnungen hin gelenkt, in denen die Rotoren angebracht sind, wo sich der Druck erhöht – und damit die Energieausbeute des Windes.

Ein System mit ähnlichem Ansatz bildet der Windkonzentrator von Bionik-Professor Ingo Rechenberg (TU-Berlin). Sein BERWIAN stellt die konventionellen Betrachtungen von Horizontalachsen-Windkraftwerken auf den Kopf. Da ein Trichter strömungstechnisch wirkungslos ist, wird die Strömungsenergie hier nach dem Prinzip des auf­gespreizten Vogelflügels mittels stationären Turbinenschaufeln zusammengefaßt und dabei erhöht. Dabei landet man sehr schnell bei der Wirbelbewegung, die in Teil D noch ausführlich beschrieben wird.

Der Konzentrator besteht aus einem starren Kranz abgestumpfter Flügelprofile, die einwärts gebogen sind. Im freien Inneren des Kranzes und etwas zurückgesetzt befindet sich das Windrad. Durch die Ausnutzung der Windverdichtung soll sich ein konventioneller Rotor viel schneller drehen und die 6- bis 8-fache Leistung liefern.

Für die Entwicklung des auch Wirbelspulengenerator genannten Systems werden die Erkenntnisse der Bionik genutzt (in diesem Fall Vogelflügel). Die ersten Versuche erfolgten 1984/1985 an der Ostseeküste. Obwohl die gesamte Konstruktion automatisch in den Wind gedreht werden kann, ist die Anlage viel zu groß und zu ineffektiv, als daß sie in der Praxis Anwendung finden könnte.

Erst 25 Jahre später scheint die bionische Entwicklung der Konzentrator-Windturbine eine Wiederauferstehung zu erleben – in Verbindung mit der oben genannten Erfindung von Alvin M. Marks. Zwar stammt diese Idee aus Rechenbergs Text ‚Eine bionische Welt im Jahr 2099’, doch vielleicht inspiriert sie ja jemanden dazu, sich schon heute mit ihrer Umsetzung zu beschäftigen: „Der starre Strömungswandler beruht auf einer Umkehrung des Phänomens des elektrischen Windes. Elektrische Ladung wird vom Wind entgegen des Feldstärkegefälles transportiert. Die Anwendung des nanostrukturierten Luft-Ionisierungsgitters rechnet sich aber nur, wenn die Erntefläche der Windenergie drastisch verkleinert wird. Dies wird möglich durch den Einsatz eines Windkonzentrators.“

Eine andere Form der Wirbelkonzentration wird mit Hilfe eines ‚Deltaflügels’ vorgeschlagen. Dieser Delta-Konzentrator wird in dem 1988 erschienenen Buch Windkraftanlagen - Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit von Erich Hau präsentiert.

Bei der Umströmung eines Tragflügels treten konzentrierte Luftwirbel als sogenannte Randwirbel auf, was beim Deltaflügel mit seinem großen Anstellwinkel in besonders hohem Maß der Fall ist. Eine verläßliche Theorie für diesen komplexen Fall ist bislang nicht verfügbar. Beim Versuch, diesen Effekt für die Windenergietechnik zu nutzen, werden Windrotoren auf einem statischen Bauwerk in der Form eines Deltaflügels so angeordnet, daß sie in den Randwirbeln des Deltaflügels arbeiten.

Aufgrund theoretischer Abschätzungen hofft man auf eine Steigerung der Leistungsausbeute gegenüber dem konventionell angeströmten Rotor um den Faktor 10, doch das Projekt wird aufgegeben, da das Ergebnis von Modellmessungen im Windkanal sehr enttäuschend sind.

Sehr interessant ist auch eine französische Innovation, die erstmals im September 2008 auf der GAFA in Köln vorgestellt wird. Die Ende 2005 gegründete Nhelolis SAS aus Aix en Procence setzt bei ihren international patentierten, waagrechten 3D-Turbinen ebenfalls auf eine Luftbündelungstechnologie die auf dem Bernoulli-Prinzip beruht. Hierfür werden trogartige Rotorblätter eingesetzt, welche die Aufnahme der kinetischen Energie des Windes in optimaler Weise auszunutzen sollen.

Auch die Windkanal-Untersuchungen belegen, daß diese Innovation eine deutlich höhere Energieeffizienz aufweist als herkömmliche Windkraftanlagen. Versuche mit Testanlagen, die als 3-Blatt- und als 4-Blatt-Versionen ausgeführt werden, erfolgen in Kooperation mit verschiedenen französischen Technologieorganisationen.

Bereits lieferbar ist das 3,5 kW Modell ,Nheowind 3D 100 Custom’, zwei weitere Modelle sollen ab September 2009 verfügbar sein: ,Nheowind 3D 50’ (1,8 kW, 4-Blatt-Rotor, Durchmesser 1,2 m, Blattlänge 1,2 m, Material Glasfaser/Polyester, Gewicht 130 kg) und ,Nheowind 3D 100’ (3,5 kW, 3-Blatt-Rotor, Durchmesser 3 m, Blattlänge 2 m, Material Glasfaser/Epoxy, Gewicht 280 kg).

Über den Schlitzblatt-Rotor des irakischen Erfinders Tahsin Al-Majed (aka Mahmood Hajem) werde ich separat noch ausführlich berichten. Ich habe viele Jahre lang versucht, aus diesem Patent ein marktfähiges Produkt zu machen und besitze deshalb eine Menge Unterlagen darüber. Vorab sei auf einen kurzen Bericht darüber verwiesen, dersich auf meiner Privatseite befindet. Außerdem kann man im Archiv die Ergebnisse einer Theoretisch-Numerischen Untersuchung des Hermann-Föttinger-lnstituts der TU-Berlin nachlesen, in der dem geschlitzten Rotorblatt eine potentielle Steigerung des Wirkungsgrades um bis zu 45 % bescheinigt wird!

Der Erfinder des Schlitzrotors bekommt 1987 die Silbermedaille der Schweizer Erfindermesse in Genf zugesprochen – kurz nachdem ich mit ihm einen Vertrag zur Patentierung in Syrien abgeschlossen habe, der im Folgejahr ein EU-Patent folgt. In meiner Solarmanufaktur in Damaskus stellen wir verschiedene Modelle her, bei denen empirisch geklärt werden soll, welche Bauweise die besten Resultate für die Anwendungsbereiche Windenergie, Ventilation und Propellerbau erbringt.

Durch die Bekanntschaft mit Herrn Siegmund Ewert vom 2. Oberstufenzentrum (OSZ) in Berlin beginnt eine langjährige Beschäftigung der Auszubildenden mit der Schlitzblatt-Technologie, die später von Ewerts Nachfolger, Harald Sterzenbach, stringent weitergeführt wird. Es wird ein kleiner, offener Windkanal gebaut, mit dem im Laufe der Zeit Hunderte von Varianten vermessen werden – bis die Optima der wichtigsten Variablen wie Schlitzbreite, Schlitzlage, Anstellwinkel usw. gefunden werden. Die Schülerinnen und Schüler des OSZ erbringen den Nachweis, daß aus der Implikation des Schlitzes in einem flachen, unprofilierten Rotorblatt ein Leistungsplus von rund 30 % gezogen werden kann (im Vergleich zu einem identischen ungeschlitzten Blatt).

Nachdem sich der Berliner Künstler Jörg Reckhenrich des originalen Konzeptes von al-Majed annimmt und daraus das Design ,Schwert des Windes’ entwickelt, wird die Innovation vom Designpreis Schweiz in Solothurn 1991 mit einer Auszeichnung für ‚herausragendes Design’ geehrt. Im selben Jahr erhalte ich auch das Europäische Patent Nr. EP 0295353 B1 für den Schitzrotor.

Die Geschichte ist jedoch charakteristisch für viele Innovationen im Energiesektor: Sie schaffen es häufig nicht, sich gegen die konventionellen Systeme durchzusetzen. Trotz vieler Mühen gelingt es mir nicht das Kapital zur Gründung der SYN.TECH Gmbh zusammen zu bekommen, der die Entwicklung bis zur Produktreife und die anschließende Vermarktung des Systems obliegen sollte.

Inzwischen ist das Patent ausgelaufen – womit diese Schnittstellen-Technologie nun ‚open source’ ist und von jedermann frei genutzt werden kann. Es ist für mich äußerst befriedigend festzustellen, daß dies auch tatsächlich erfolgt.

Ein gutes Beispiel bildet die Landesstelle Berlin für gewerbliche Berufsförderung in Entwicklungsländern, die seit Jahrzehnten Kurse zur Aus- und Weiterbildung für Fach- und Führungskräfte aus Entwicklungsländern durch führt. Im Kurs 2007/08 mit dem Schwerpunkt der Nutzung der regenerativen Energieformen wird auf dem Gelände der Peter-Lenné-Schule, dem Sitz der Landesstelle, mit den Teilnehmern des Kurses ein Windrad mit geschlitztem Rotorblatt errichtet und dokumentiert (pdf).

Im November 2008 veröffentlicht Herr Sterzenbach auch einen präzisen und gut bebilderten Artikel (pdf), in dem er die Konstruktionsprinzipien für den Selbstbau eines in der Praxis erprobten Schlitzflügels beschreibt.

Ebenfalls 2008 gelingt es dem irakischen Erfinder ein neues Patent zu erhalten (das er bereits 2006 beantragt) - indem er die vordere Blatthälfte perforiert (‚Divided blade rotor’, US-Patent Nr. 7396208). Da ich nicht abschätzen kann ob dies tatsächlich zu einer noch höheren Effizienz führt, empfehle ich auch weiterhin die Konzentration auf den Schlitz als wesentliches innovatives Element des neuartigen Rotorblattes.

An dieser Stelle ist auch der richtige Ort, um auf eine weitere wichtige Innovation im Rotorblattbau hinzuweisen: Der CNR-Propeller (continous noise reduction) wird entwickelt, um mit einem 2-Blatt-Propeller den Schub eines 4-Blatt-Propellers zu erreichen. Dazu wird die Oberseite des Propellers mit einem tandemartigen Profil versehen, durch welches bei rotierenden Flügeln ein Kanal entsteht, in dem eine zentrifugal beschleunigte Strömung einen Absaugeffekt herstellt. Dessen Effekte sind eine höhere Leistung, ein niedrigerer Geräuschpegel und eine tiefere Geräuschfrequenz. Leider liegen mir keine weiteren Details darüber vor, auf der Abbildung kann man jedoch gut die Funktionsweise des Systems erkennen.

Doch zurück zur Chronologie der verschiedenen Designs und Rotorformen:

Das Thema des renommierten Japanischen Designwettbewerbs lautet im Jahr 1993 ‚Wind’. Es ist daher nicht verwunderlich, daß sich Designer aus der ganzen Welt mit neuartigen Umsetzungen in einer Weise beschäftigten, die über das Tagesgeschäft der konventionellen Ingenieurbüros oder der Entwicklungsabteilungen von Firmen weit hinaus gehen.

Zu den sicherlich interessantesten Vorschlägen gehört das windbetriebene Energiefeld der beiden Deutschen Ulrich Reif und Werner Stiefler von der Universität Wuppertal, das eher einem ‚Wind-Wald’ ähnelt, als den üblichen Windkraftwerken. Unter dem Namen Biotech – Windpowered energy fields wird ein System konzipiert, das die im Wind schaukelnde Halmform von Korn, Gräsern oder Bambus mit dem piezoelektrischen Effekt verknüpft. Ähnliche Techniken begegnen uns übrigens auch im Bereich des Mikro Energy Harvesting (s.d.).

Zwei Designer aus Brasilien, Edilson Shindi Ueda und Kazuhiro Ueda, beteiligen sich mit einer Art Windbaum. Dabei gehen sie vom Beispiel hochwüchsiger Dschungelbäume aus, die vom Wind bewegt stark oszillieren. Beim Windtree werden eine Reihe hydraulischer Zylinder mittels Stahlseilen auf einer Seite mit der festen Basis, und auf der anderen mit den Wipfeln verbunden. Das hin- und herschwanken der Bäume setzt sich dadurch auf die Hydrauliken um, wo der Strom produziert wird. Das selbe Team schlägt auch eine Art Hochsee-Energietankstelle für Schiffe vor, die aus 34 einzelnen, jeweils 8 m durchmessenden Rotoren auf einem 100 m hohen Turm besteht, wobei die Energie in Form von Wasserstoff gespeichert werden soll.

Von den beiden Japanern Ohki Mori und Yasushi Fujii stammt wiederum der Vorschlag, einen fliegenden Teppich aus Darrieus-Windmühlen in die Luft zu bringen... während der Schweizer Designer Markus Stucki aus Zürich unter dem Namen Spider – Windpowerstation in the Mountains eine Art Spinnennetz konzipiert, das aus einer Vielzahl von Rotoren besteht und sich quer über Täler spannen läßt. Damit weist Stuckis Konzept eine gewisse Ähnlichkeit mit dem schon besprochenen Windstauwerk auf (s.d.).

Während die meisten Windkraftwerke bislang auf eigenen Masten in der Landschaft herumstehen, werden im Laufe der Jahre verschiedentlich auch andere Standorte bzw. Kombinationen vorgeschlagen. Im Sommer 1993 macht die damalige niedersächsische Umweltministerin Monika Griefahn (SPD) gemeinsame Sache mit dem Energiekonzern PreussenElektra. Ab 1994 sollen demzufolge Windräder auf 6.000 Hochspannungsmasten installiert werden, die jeweils 50 bis 100 kW Leistung erbringen.

Nachdem es in dieser Sache jedoch jahrelang nicht weiterggeht, lebt die Idee erst in Vorbereitung der EXPO 2000 in Hannover wieder auf. Diesmal ist es die CBF Berlin Bauconsulting GmbH & Co., welche das Projekt unter dem Namen Synline voranbringen will – und es wird von sogar 270.000 infragekommenden Masten geredet. Allerdings bleibt es auch diesmal wieder beim Reden.

Die Idee begegnet uns erst 2009 wieder, als in Frankreis die mit ,Wind-it’ betitelte Idee vorgeschlagen wird, bestehende Hochspannungsmasten mit innen montierten Savonius-Rotoren nachzurüsten (s.d.).

1996 wird im Fortune Magazine der WARP tower von Alfred L. Weisbrich vorgestellt, einem erfahrenen Luftfahrtingenieur und Inhaber der Firma ENECO Texas LCC, der auch schon an der Entwicklung anderer Windenergiesysteme beteiligt war. Mit den WARP-Windverstärkermodulen soll die Windströmung um den Faktor 1,7 bis 1,8 gesteigert werden. Damit würde der Rotor selbst fünf Mal so viel Strom produzieren, wie ohne Verstärkung. Die Module haben einen torusförmigen Querschnitt, werden übereinander zu Türmen gestapelt und sehen aus wie ein Baumkuchen. Größere Modelle von Weisbrich besitzen zwei Rotoren von 2 – 3 m Durchmesser, die an gegenüberliegenden Seiten in die Ausbuchtungen eingelassen sind.

Obwohl das System mit einem Forschungsaufwand von 1,5 Mio. $ unter Federführung der New York State Energy Research (NYSERDA) vom Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) untersucht wird und auch Feldversuchen durchgeführt werden (darunter in Dänemark und Österreich), hört man später nichts mehr von dieser Innovation. Sie wird erst 2005 von Prof. Majid Rashidi an der Cleveland State University weiterentwickelt (s.u.).

Ebenfalls 1996 meldet der Belgier Georges Gual das Patent für einen Senkrechtachser an, der die im Turbinenbau genutzte Technik der Leitschaufeln nutzt. Bei der SteoEolian sitzen der Stator außen (grün) und der Rotor innen (rot).

1999 wird im belgischen Rivesaltes das Unternehmen Gual Industrie gegründet, und 2002 gewinnt die Innovation den Alfred SAUVY-Preis. 2003 wird der erste Prototyp installiert, die erste kommerzielle Installation folgt ein Jahr später. Das System ist für den urbanen Einsatz gedacht und soll bis zu einer Windstärke von 150 km/m funktionieren.

Das Unternehmen bietet 2007 zwei Modelle an, die 800 kg wiegende ‚SteoEolian GSE 4’ mit einem Durchmesser von 4 m und einer Höhe von 1,5 m, die bis zu 10 kW leistet – sowie die ‚SteoEolian GSE 8’ mit einem Durchmesser von 8 m und einer Höhe von 3 m, die bis zu 36 kW leistet. Dieses System wiegt allerdings 2,5 t – was eine Aufdachmontage nicht einfach macht.

Ein ähnlich aussehendes System fand ich übrigens auf dem Titelbild des US-Magazins Popular Science vom November 1935.

Im Januar 1998 stellt der Bildhauer und Erfinder Josef Moser aus dem bayerischen Erding eine mastenlose Windkraftanlage vor, für die er mehrere ansprechende Designs entwirft.

Moser hält eine Reihe von Patenten, die bis 1990 zurückreichen. In dem kanadischen Patent Nr. CA2000105 aus diesem Jahr zeichnet er eine schier endlose Zahl an Rotorvarianten, die allerdings eher künstlerischen als technischen Kriterien entsprechen.

Mosers hier abgebildete Einflügler-Windkraftanlage, die bis 10 MW leisten soll, gehört im Grunde zu den Senkrechtachsern, und wie bei diesen steht auch hier der Generator leicht erreichbar am Boden. Eine speziell entwickelte Oberflächenstruktur der Flügel vermeidet die sonst übliche lärmverursachende Verwirbelung der Luft.

Eine weitere von Moser designte Form ist der ebenfalls abgebildete Kreuzblattrotor. Leider scheint es bislang noch nicht zu Versuchen oder Umsetzungen dieses sehr ästhetischen Rotors gekommen zu sein.

Mitte 1998 machte die Firma SAV GmbH aus Bingen Werbung mit ihrem Konzept, ehemalige Fabrikschornsteine mit Windkraftanlagen bestücken zu wollen. Der Ansatz hat sich bisher jedoch nicht durchsetzen können. Er begegnet uns erst wieder 2008, als die Firma VBINE Energy aus Moosomin im kanadischen Saskatchewan einen H-Darrieus anbietet, der ebenfalls auf Schornsteinen montiert werden soll (s.d.).

Ebenfalls 1998 stellt die Firma Windus in Rudersberg einen Kleinrotor mit etwa 1 m langen bogenförmigen Flügeln vor. Dieser Spiralrotor erreicht hohe Rotationsgeschwindigkeiten, und das System ist auch ohne Windfahne selbstausrichtend.

Ab 2004 werden die Windwandler mit Spiralrotoren von der Firma MatroW GmbH aus Ladenburg angeboten. Die Auftriebsläufer bestehen aus zwei identischen Spiralflügeln aus GFK-Verbundstoff, die sich zu einem Bogen in axial- und Radialrichtung erstrecken. Dieser Bogen ist anströmungsunabhängig und hat im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen einen bedeutend höheren Wirkungsgrad, da sein induzierter Widerstand sehr gering ist. Die Anlagen gibt es allerdings nur im unteren Wattbereich; und nicht viel später wird die Firma aufgelöst.

1999 entwickelt der deutsche Wirbelforscher Alfred Evert einen Fisch-Rotor: Um den fischförmigen Körper wird durch Leitbleche, durch ein ringförmiges Tragflächenprofil und durch dazwischen angebrachte, angestellte Stege eine Drallbewegung erzeugt. Mittels Düseneffekt, Sogwirkung und dem höheren statischen Druck der Umgebung ergibt sich am ‚Schwanz’ des Fisches eine verstärkte Drallströmung, womit dort also mehr kinetische Energie verfügbar wird. Die Flügel sind nach dem Prinzip der Düsentragflächen konzipiert. Ihre Kanäle saugen mittig Luft ab, die durch die Rotation zentrifugiert und an den Oberseiten der Flügel durch Düsen hinausgepreßt wird. Das System soll damit sogar selbstbeschleunigend sein.

Die Berliner Südwind GmbH arbeitet 1999 daran, ein umgerüstetes 750 kW Windrad an ungewöhnliche Standorte anzupassen. Mittels zusammenklappbaren Rotorblättern und einer ‚selbstkletternden’ Hydraulikvorrichtung, die am Rücken des Mastes bewegt wird, soll der gesamte Windkopf einfach in eine senkrechte Transportstellung überführt werden können.

Zu den neuartigen Rotorformen, die es ebenfalls noch nicht bis zur praktischen Anwendung gebracht haben, gehört der sehr ästhetische Laufrad-Energie-Wandler (Impeller Wind Energy Converter – IWEC) der Lübecker Firma Dewind AG, der im Jahr 2000 als Konzeptstudie vorgestellt wird und auch einen Designpreis gewinnt.

Statt die Rotorblätter an einem nabenseitigen, axialen Generator anzubringen, werden diese bei der IWEC-Anlage von einem Ring umfaßt. Gelagert wird der gesamte Rotor in einem weiteren, starren Ring. Die Konstruktion bildet damit einen Ringgenerator, der die Drehbewegung des windgetriebenen inneren Ringes in elektrische Energie umwandelt. Ein Rotordurchmesser von 120 m soll eine Leistung von rund 6 MW erbringen.

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. Nach weiteren Optimierungen und Tests der ummantelten Kleinwindanlage beginnt das operative Geschäft 2005 – und wird 2006 mit der Vergabe des iF gold award belohnt.

Ich habe diese Anlagenvariante bereits ausführlicher im Absatz über das Vortec-System behandelt (s.d.).

Im Jahr 2000 beantragt Dr. Rudolf Bannasch vom Fachgebiet Bionik der TU Berlin das Patent für einen Schlaufen-Rotor, bei dem die Bildung unerwünschter Randwirbel dadurch unterdrückt wird, daß die äußeren Enden der Rotorblätter durch Schlaufen miteinander verbunden werden.

Für mich ist besonders interessant, daß das Patent (Nr. EP 1196696, erteilt 2003) unter dem Namen ‚Rotor mit gespaltenem Rotorblatt’ läuft – denn Bannasch war Assistent von Prof. Rechenberg, als ich diesem Ende der 1980er Jahre unser geschlitztes Rotorblatt präsentierte (s.o.)

2003 bauen die Bioniker von Bannaschs Berliner Firma EvoLogics einen Rotor-Prototyp mit einem Durchmesser von 6 m, der als Windrad getestet werden soll. Außerdem werden im Strömungskanal kleinere Modelle für Schiffsschrauben und Flugzeugpropeller untersucht. Den Forschern zufolge werde der Lärm entscheidend reduziert, und bei gleichem Schub erhöhe sich der Wirkungsgrad um fünf bis acht Prozent.

Der Schlaufen-Rotor wird auch von der Projektgruppe ‚Ultra-Leicht’ an der Hochschule Magdeburg untersucht. Auf einer Zeichnung dient der auch Bionic Rotor genannte Propeller sogar schon als Antrieb für ein modernes Kleinstflugzeugs. Das bionisch inspirierte Ultraleicht-Flugzeug wird von Prof. Ulrich Wohlgemuth entwickelt.

Der Computergrafik-Experte Viktor Aleksandar Jovanovic gründet in London 2001 das Unternehmen Stormblade Turbines und verkündet einen Durchbruch bei der Entwicklung eines hocheffizienten Designs, das bis zu 70 % der Windenergie in Elektrizität umwandeln soll. Außerdem würden die leisen und naturfreundlichen Stormblade Turbinen die doppelte Windstärke im Vergleich zu herkömmlichen Turbinen verkraften.

Das besondere der Anlage ist, daß sich die Rotorblätter und alle anderen beweglichen Teile innerhalb einer Umhüllung befinden, wodurch sie eine geringere Gefahr für Vögel oder Fledermäuse bilden.

Interessanterweise gibt es eine Grafik in dem US-Magazin Science and Machanics aus dem Jahr 1933, auf der Systeme abgebildet sind das dem Stormblade-Konzept sehr ähnlich sieht. Es sollte damals an den Spitzen der Hochhäuser montiert werden, wurde m.W. jedoch nie verwirklicht.

Das holländische Unternehmen Venturi Wind BV & Aerolift Patent BV entwickelt eine neue und fast lautlose Windturbine, die insbesondere in bewohnten Gebieten eingesetzt werden soll. Die sehr kleine Venturi Turbine ist ballförmig und könnte auch als eine waagrechte Abart des Darrieus-Rotors betrachtet werden. Als Folge der außergewöhnlichen Aerodynamik wird die Luft innerhalb des Rotors komprimiert und beschleunigt, was auch als Venturieffekt bekannt ist. Dadurch wird eine deutlich höhere Effizienz erreicht als mit konventionellen Windkraftanlagen. Der Generator befindet sich in der Rotornabe.

Windtunnel-Messungen an der Delfter Universität im Jahr 2003 zeigen, daß eine dreiblättrige Venturi Turbine eine aerodynamische Effizienz von 85 % erreicht – was immerhin um fast 25 % höher liegt als die Betzschen Gesetze eigentlich erlauben (nach diesen noch immer gültigen Erfahrungswerten sind maximal 59 % der Windkraft umsetzbar).

Das 30 kg schwere Gerät ist für 12/24 V ausgelegt, besitzt 6 flache Rotorblätter aus Polyester. Es hat einen Durchmesser von 110 cm und bedarf keiner Drehzahlregelung. Die Venturi Turbine startet bereits bei einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s, und ab 10 m/s leistet sie 100 W. Der maximale Output von 500 W wird bei 17 m/s erreicht, doch aushalten kann die Anlage bis zu 40 m/s. Auf dem Markt kommen will man 2005.

2008 taucht die Innovation als Produkt der schwedischen Firma Huvudkontor Home Energy AB aus Malmö wieder auf – unter dem Namen Energy Ball. Zwei Modelle stehen zur Verfügung, ein 0,5 kW Energie-Ball ‚V100’ mit einem Durchmesser von 110 cm und zu einem Preis von knapp 30.000 Schwedische Kronen (~ 4.600 $), sowie ein 2,5 kW System ‚V200’ mit einem Durchmesser von knapp 2 m. Diese Anlage kostet rund 53.000 SKr (~ 8.100 $). Gefertigt werden sollen die Anlagen in McKinney, Texas.

Das Jahr 2003 scheint für Innovationen auf dem Windsektor besonders attraktiv zu sein. Die California Energy Commission fördert mit 75.000 $ zum Beispiel den Erfinder Douglas Spriggs Selsam, damit er den 3 kW Prototypen einer von ihm erfundenen einachsigen mehrfach-Rotor-Windturbine bauen und testen kann. Die Idee hierzu kommt ihm während seiner Studienzeit an der University of California in den frühen 1980er Jahren, ernsthaft daran zu arbeiten beginnt er 1999. Sein erstes Patent trägt den Titel ‚Serpentine wind turbine’ (US-Patent Nr. 6616402, beantragt 2001, erteilt 2003). Im Vergleich zu konventionellen Windkraftanlagen soll die Schlangen-Turbine mit ihrer flexiblen Achse aus Karbonfaser-Materialien um 90 % weniger Material benötigen, insbesondere durch den Wegfall des sonst meist notwendigen Turmes.

Schon bald darauf leistet seine Anlage mit sieben 2,1 m durchmessenden Rotoren 5,3 kW, was Selsam als Weltrekord verkündet. Die Besonderheit der Turbine besteht darin, daß sich hier gleich mehrere Rotoren – in relativ weitem Abstand voneinander – auf derselben Achse drehen. Es wäre interessant sich vorzustellen, welchen Zuwachs man erhalten würde wenn diese Technologie mit fortschrittlichen Rotoren umgesetzt werden würde, denn bislang installiert der Erfinder ausschließlich konventionelle Dreiblattrotoren.

Da das Projekt der Selsam Superturbine eines der wohl am besten dokumentierten der gesamten Branche ist, soll ihm hier die Ehre eines links zuteil werden. Eine schier erschlagende Menge an Fotos belegt die langjährige engagierte Arbeit des gesamten Teams. Kommerziell angeboten wird bereits eine ‚Selsam Superturbine ST 1.2 American Twin Dual-Rotor’ mit einer Leistung von 1 kW.

In der Ausgabe vom Juli/August 2005 des holländischen Fachmagazins Windtech International Magazine, schreibt Selsam zwar die Coverstory, doch es dauert noch einige Jahre, bis die Superturbine wieder stärkere Presse bekommt, als sie von dem US-Magazin Popular Science zur ‚Invention of the Year 2008’ gekürt wird. Immerhin hat die Firma Selsam Innovations aus Fullerton schon mehr als 20 Stück ihres 2 kW Doppelrotor-Systems verkauft. Die Standardversion mit Zweiblatt-Rotoren von 3 m Durchmesser kostet 2.600 $, eine Schwachwind-Version mit 3,6 m Durchmesser 3.000 $. Man kann sich das System als einfach montierbarer Bausatz direkt bestellen.

Inzwischen designt Selsam eine Fülle von Umsetzungen, bei denen viele Dutzend von Rotoren an sehr langen Achsen sitzen, deren Enden mittels Tragflächen, Ballonen oder Luftschiffen emporgehoben werden. Der äußerst kreative Innovator sieht schon riesige Offshore-Windfarmen mit seinem ‚Sky Serpent’ System entstehen, die an verankerten ‚Generator-Boyen’ befestigt sind und deren Installation im Vergleich zu konventionellen Offshore-Anlagen um ein etliches einfacher ist.

Mitte 2003 wird die Aeroturbine von Bil Becker öffentlich vorgestellt, eine Entwicklung der University of Illinois in Chicago, die nun von der Aerotecture International Inc. vermarktet werden soll. Das System läßt sich senkrecht wie waagrecht betreiben, ist sehr leise und nutzt so gut wie jeden Windhauch. Anfang 2006 werden Pläne bekannt, denen zufolge der Stararchitekt Helmut Jahn in seinen neuen Entwürfen waagrecht auf dem Dach liegende Aeroturbine-Windgeneratoren integrieren wird.

Die Aeroturbine gehört im Grunde zu den spiralig verformten Savonius-Rotoren, gewinnt in den Folgejahren aber eine gewisse Eigenständigkeit durch ihre zunehmende Verbreitung im Bereich der sogenannten Windarchitektur, die ich noch gesondert behandeln werde.

Nach immerhin 23 Jahren Entwicklungszeit betrachtet der Australier Arthur O’Connor seine Turbine 2003 als ausgereift. Sie ist leise, für eine große Bandbreite unterschiedlicher Windstärken ausgelegt und sehr preisgünstig. Es sind Durchmesser zwischen 1 m und 5 m möglich, wobei mit dem 1 m Modell bis zu 6 kWh pro Tag erwirtschaftet werden sollen, während mit 5 m sogar schon 100 kWh eingefahren werden können. Eine 5 m Testanlage auf einem 18 m hohen Mast in Diggers Restproduziert ab September 2003 genug Strom um mehrere Häuser oder eine kleine Fabrik zu versorgen.

Die international patentierte Hush Turbine von O’Connor, die sich durch eine große Zahl schräg nach vorne gerichteter, umringter Rotorblätter auszeichnet, wird im September 2005 im Windkanal der RMIT University getestet. Es zeigt sich, daß die Turbine relativ leise ist und auch kaum Vibrationen verursacht. Durch die visuell solide wirkende Struktur bildet sie auch kaum eine Gefahr für Vögel. Der Erfinder plant, die Anlage ab September 2007 auf den Markt zu bringen, das Modell mit 1 m Durchmesser soll etwa 7.000 $ kosten.

Auch Nobuhiro Murakami beginnt 2003 mit der Arbeit an einer Windkraftanlage ohne konventionelle Rotorblätter – statt dessen hat sein Spiral Magnus fünf mit spiralförmigen Lamellen versehene Röhren. Der in Gemeinschaft mit mehreren Universitäten entwickelte Rotor ist dadurch besonders leise. Der Name wird deshalb gewählt, weil das System auf dem Magnus-Effekt beruht, dem zufolge ein in einer Strömung rotierender Körper eine Querkraft entwickelt. Um diesen Effekt optimal zu nutzen, sind die Walzen mit einer spiralförmigen Lamelle versehen.

Auf der japanischen Leitmesse für erneuerbare Energien im Oktober 2007 wirbt Murakamis zwischenzeitlich im japanischen Katagami gegründete Firma Mecaro Co. für die Windkraftanlage, und Ende des Jahres wird bei der Ortschaft Ogata in der Präfektur Akita die erste in Japan selbstentwickelte Anlage mit mit einem Durchmesser von 11,5 m und 12 kW Leistung installiert. Ich behandle dieses System ausführlicher in der Länderübersicht (Japan).

Ebenfalls 2003 beginnt das neugegründete japanische Unternehmen Loopwing Ltd. Co. mit Windkanalversuchen an dem 1 m durchmessenden Modell eines selbstentwickelten, besonders leisen Rotor am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology. Beim Loopwing-Rotor haben die drei Rotorblätter eine schlaufenartige Form, wodurch er stark dem oben beschriebenen Venturi-Rotor ähnelt. Als Wirkungsrad werden 43 % angegeben. Das Unternehmen tourt mit dem Rotor auf Messen und kassiert eine Reihe von Designpreisen.

Ab 2006 wird der Loopwing-Rotor mit einem Durchmesser von 1,40 m hergestellt und zehn Stück davon werden für Parkbeleuchtungen verkauft. Im Oktober 2007 gibt das Unernehmen bekannt, daß im Folgejahr Windkraftanlagen mit einem Durchmesser von 2,8 m, und später auch von 4,8 m auf den Markt kommen sollen, wobei das große Modell dann nach Europa exportiert werden soll. Ebenfalls 2007 gewinnt das Unternehmen den Tokyo Technical Venture Award.
Für gutes Marketing sorgt derweil ein dreirädriges Selbstbau-Modellauto von Loopwing/Tamiya für 30 $, das sich mittels des mitgelieferten Loopwing-Windrades innerhalb von 5 Minuten wieder aufladen läßt. Es fährt damit 3,5 Minuten lang.

Nach 2008 ist die Website des Unternehmens nicht mehr erreichbar, und auch sonst gibt es keine Informationen mehr unter dem Stichwort Loopwing.

Ab 2003 wird in den USA ein neu patentiertes SpiralMax Turbo Exhaust Tube vertrieben (US-Patent Nr. 6536420). Es handelt sich um ein kleines Windrädchen, das am Auspuffrohr eines Fahrzeugs die Abluft energetisch nutzen soll. Anbieter des auch ‚Turbo Air Twister’ genannten Systems ist die Firma SpiralTech USA Inc. aus San Gabriel, Kalifornien. Eine weitere Version soll innerhalb des Luftfilters dafür sorgen, daß sich die Drehzahl des Motors erhöht. Die Installation ist sehr einfach – der Nutzen ziemlich umstritten.

Das Modell aus gebürstetem Aluminium für Rally Racer ist 12,5 cm lang, hat einen Durchmesser von 9 cm und kostet pro Stück knapp 100 $.

Ein weiterer ‚Spiralrotor’ wird 2004 von dem Bochumer Gernot Kloss präsentiert, der sich später auch mit Systemen zur Nutzung der Wellenenergie beschäftigt (s.d.). Jeweils zwei, diametral zueinander stehende Spiralen winden sich um einen Masten, unter dem sich der Generator befindet. Die Spiralen ähneln im Querschnitt auf den Kopf gestellten Spielplatz-Rutschen, die von lenkbaren Querblechen unterbrochen werden. Damit kann die Anlage Wind aus allen Richtungen einfangen. Die geringe Steigung der Spiralen minimiert den Luftwiderstand, so daß der Rotor schon bei schwachem Wind anläuft. Die lenkbaren Querbleche ermöglichen den Einsatz selbst bei Starkwind. Die Spiralen erzeugen weniger Lärm als konventionelle Rotorblätter, und sie werfen keine Schlagschatten.

Eine kleine Version ist für den schwimmenden Einsatz konzipiert und soll auf Bojen installiert werden. Dies hat den Vorteil, daß sich der gesamte Schwimmkörper samt Mast im Wind zur Seite neigen kann, ohne daß die Funktion davon beeinflußt wird.

2004 beantragt Dee James Delong aus Atlanta das Patent für eine Windmühle, bei der die Segelfläche je nach Windaufkommen angepaßt werden kann. Die flexiblen Segel lassen sich in drei (oder mehr) aerodynamisch geformte, hohle Rotorarme einrollen, während eine gleiche Zahl anderer Arme die Funktion des Mastes übernehmen. Auf der Abbildung aus dem US-Patent Nr. 7396207, erteilt 2008, sind die Segel zum Teil eingerollt. Von Versuchen oder Umsetzungen ist nichts bekannt.

2004 stellt das kalifornische Unternehmen Wind Energy Group aus Orange County den ersten Prototypen einer horizontalen Windturbine vor, die man im Grunde ebenfalls als liegenden Savonius betrachten kann. Das System mit dem Namen ,WEGI-100’ wird bis April 2006 an den Underwriters Laboratories in Cheyenne, Wyoming, getestet.

Die 100 kW Anlage ist für den urbanen Einsatz auf Hausdächern konzipiert, hat einen Rotor mit einem Durchmesser von 5,5 m und soll Ende 2007 bereits in 149 Ländern patentiert worden sein.

So innovativ wie auch umstritten ist das Konzept ‚Windpower ’n Rail’ der 1997 in Stemwede gegründeten deutschen SeeBA Energiesysteme GmbH. Die konventionellen Rotoren sollen hierbei nämlich auf Gittermasten stehen, die direkt über vorhandenen und meist auch elektrifizierten Eisenbahngleisanlagen errichtet werden. Das Unternehmen gilt in Deutschland als erste Adresse für Gitter- oder Fachwerkstrukturen, und im August 2004 plant man die Errichtung eines 2,5 MW Prototyps mit 160 m Nabenhöhe, allerdings noch nicht direkt über einer Gleistrasse. Man erwartet durch die zusätzliche Höhe eine Ertragsteigerung um bis zu 25 %.

Gemeinsam mit der im Mai 2003 gegründeten Firma Wind to Energy (W2E), einem Rostocker Entwickler neu konzipierter 2,5 MW Windenergieanlagen, werden im 4. Quartal 2005 in Küstennähe zwei Prototypen mit geringeren Nabenhöhen errichtet. Im September 2006 wird dann in Laasow, Brandenburg, die bislang höchste Windkraftanlage der Welt aufgestellt, denn die Rotorblätter dieser Fuhrländer-Anlage erreichen eine Höhe von 205 m.

Im Jahr 2007 tut sich SeeBA mit der 2002 gegründeten EFI Energy Farming International AG aus Mülheim a.d. Ruhr zusammen, nachdem die beiden Unternehmen bereits bei verschiedenen Projekten zusammengearbeitet haben. Bis Ende 2007 ist die SeeBA Energy Farming Gruppe an der Planung und/oder Errichtung von über 900 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von über 1.300 MW im In- und Ausland beteiligt. Von diesen Windenergieanlagen stehen etwa 30 % auf SeeBA-Fachwerktürmen, ein Großteil davon auf Türmen mit Nabenhöhen über 100 m. Von dem ‚Windpower ’n Rail’ wird allerdings nicht mehr gesprochen.

Shawn Frayne aus dem kalifornischen Mountain View entwickelt ab 2004 seinen Windbelt, der den luftelastischen Effekt nutzt um Strom zu erzeugen. Es ist der allen bekannte Effekt, der auftritt wenn ein gespanntes Seil im Luftstrom stark zu vibrieren beginnt. Inspiriert dazu hat Frayne der Zusammenbruch der Tacoma Narrows Hängebrücke im Jahr 1940, die während eines Sturmes in immer stärkere Schwingung geriet. Ich betrachte diese Erfindung, die sich im Grunde auch dem Sektor Micro Energy Harvesting zuordnen läßt, als eine der unkonventionellsten und genialsten Erfindungen im Windsektor!

Das 2007 erstmals vorgestellte System ist besonders gut dazu geeignet, Energie unterhalb von 100 W zu erzeugen. An der schwingenden Membran ist in Nähe des Verankerungspunktes ein Magnetpaar befestigt, das zwischen festen Spulen oszilliert. Diese Methode ist 10 bis 30 Mal so effizient wie die besten Kleinwindturbinen, außerdem kostet ein Gummiband-Windbelt für die wenigen Watt, wie sie häufig für Lampen oder Radios in der 3. Welt benötigt werden, nur ein paar Dollar. Um sein Projekt voranzutreiben gründet Frayne die Humdinger Wind Energy LLC mit Sitz in Honolulu.

Auf der Seite popularmechanics.com wird im November 2007 ein Video über Fraynes Windbelt veröffentlicht, auf das ich hier verlinken möchte. Das Magazin verleiht ihm berechtigerweise auch der 2007 Breakthrough Award. Seine kleinen Prototypen erzeugen bei einer 16 km/h Brise schon 40 mW.

Im September 2008 startet der Erfinder eine Kooperation mit der Non-Profit-Organisation Appropriate Infrastructure Development Group (AIDG) aus Weston, Massachusetts, um das System in Guatemala als Ersatz für Kerosin-Lampen einzuführen. 2009 stellt Fraynes Unternehmen eine kaum spannengroße ‚Mikro-Version’ des Windbelt vor, die ab einer Windgeschwindigkeit von 10 km/h zu funktionieren beginnt und im Laufe seiner auf 20 Jahre veranschlagten Lebensdauer 100 – 200 Wh liefert.

Die erst als Konzept veröffentlichte ,Medium-Version’ ist 1 – 3 m lang und weist ein Oszillationsprofil von 5 – 10 cm auf. Hiermit können 3 – 10 W erzeugt werden. Größere Versionen sollen in Zusammenarbeit mit der AIDG sowie einer weiteren NGO namens XelaTeco entwickelt werden. Eine Selbstbauanleitung für einen Windbelt wird im lowtechmagazine veröffentlicht.

Ganz aktuell ist ein fortgeschrittenes Konzept von Frayne, das etwa 1 $ pro installiertem Watt kosten würde. Unter dem Namen Windcell Panel wird ein System vorgeschlagen, das ähnlich wie Solarpaneele aufgebaut ist und aus jeweils 20 Reihen einzelner Windbelts in einem gemeinsamen Rahmen besteht. Dadurch kann die erzielte Energie bis auf 100 W pro Paneel addiert werden. Bei einem Preis von umgerechnet 4 US-Cent pro kW/h bei einer Windgeschwindigleit von 6 m/s bedeutet dies, daß Fraynes System vier oder fünf Mal billiger ist als vergleichbare PV-Systeme.

Nun schlägt das Humdinger-Team vor, an besonders windstarken und trotzdem leicht zu erreichenden Standorten mehrere 100 m lange Reihen an Windcell-Paneelen zu installieren, beispielsweise an den Seiten von Brücken. Da die Systeme zeitsparend hergestellt, einfach transportiert und problemslos installiert werden können, rechnet das Unternehmen mit einer sehr schnellen Umsetzung ... und ich auch.

Prof. Majid Rashidi von der Cleveland State University entwickelt ab 2005 einen Windturm mit dem Namen Smart Energy Spire, der dem 1996 von Weisbrich präsentierten ‚WARP tower’ (s.o.) sehr ähnlich ist, nur daß Rashidis Turmstruktur spiralförmig aufgebaut ist.

Die Windrotoren sind in zwei Reihen untereinander in den Windungen des gigantischen Korkenziehers in Leichtbaukonstruktion installiert. Auch hier soll aufgrund des Bernoulli-Effekts der Lamellierung eine Verstärkung der Windströmung erfolgen, wodurch im Vergleich zu Einzelrotoren eine sechs- bis achtfache Ausbeute erreichbar wird. Ein erstes Modell leistet 300 kW, doch Rashidi plant bereits eine 500 kW Anlage mit insgesamt 20 Einzelrotoren.

Im Februar 2007 wird bekannt, daß Rashidi gemeinsam mit dem Unternehmen Green Energy Technologies aus Akron in Produktion gehen will, wobei 2009 bereits ein Umsatz von etwa 93 Mio. $ erreicht werden soll.

Der US-Bundesstaat Cleveland unterstützt das Vorhaben mit über einer halben Million Dollar, um auf einem Universitätsgebäude einen ersten Prototypen zu errichten. Im Juli 2007 melden die Blogs, daß weitere 1,1 Mio. $ an Steuermitteln für das Projekt bewilligt werden. Auch in die verschiedenen Konzepte des ‚Agri-Tower’, über den noch gesondert berichtet wird, fließt die Technik Rashidis mit ein – hier sogar mit vier Kolumnen von Generatoren.

2009 meldet die Presse, daß der Erfinder sein Konzept weiterentwickelt habe, sodaß es nun auch auf New Yorker Dächern Platz finden könne. An der Cleveland State University wird eine Testanlage mit vier kleinen Rotoren um einen Silo-artigen, zylindrischen Zentralkorpus installiert, die gemeinsam pro Tag 8 kW/h produzieren. Außerdem sollen die Cleveland Indian’s planen, auf ihrem Stadion eine Energy Spire Anlage zu installieren.

Das Unternehmen PacWind Technology in Torrance, Kalifornien, bietet ab 2006 eine 1 kW Anlage an, die nach dem Modell der Durchström(wasser)turbine konzipiert ist und damit auch eine weiterentwickelte Abart des Savonius-Rotors darstellen könnte. Versuche finden außerdem mit einem 5 kW Modell des PacWind Rotors statt, das allerdings mit einer weit höheren Anzahl von Blättern ausgestattet ist.

Anfang 2009 meldet die WePOWER LLC, welche die Rechte an der Innovation erwirbt, daß man die Produktion von 500.000 Stück der PacWind Turbinen beabsichtigt – in den USA und innerhalb von nur 12 Monaten. Diese Anzahl könne bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 16 km/h pro Jahr rund 2,4 Mrd. kW/h Strom erzeugen, was zur Versorgung von mehr als 210.000 Haushalten ausreichen würde.

Den Angaben auf der Homepage des Unternehmens zu folge beschäftigt sich WePOWER mit Windkraftanlagen zwischen 1 kW und 2 MW, darunter auch vom senkrechten Darrieus-Typ wie die Modelle der Firma extech (s.d.).

Im April 2009 installiert der japanische Kopierer- und Fotoapparate-Hersteller Ricoh am Times Square eine 13,5 m hohe Werbetafel, deren LED-Beleuchtung durch 16 schmale, seitlich senkrecht angebrachte PacWind Turbinen (mit einem Ertrag von 22 kW/h pro Tag) sowie 64 Solarpaneele gesichert wird. Damit soll die ‚eco board’ Werbetafel pro Monat 12.000 – 15.000 $ Stromkosten einsparen.

Die Stromerzeugung durch Nutzung des Piezoelektrischen Effekts wurde schon mehrfach versucht, doch erst die ‚Bimorph Generator Structure’, die von zwei Instituten der University of Minnesota entwickelt und im Februar 2006 vorgestellt wird, scheint eine auch praktisch umsetzbare Methode zu sein, Windenergie ohne rotierende Maschinenelemente in Strom zu verwandeln.

Die flexible, mehrschichtige Matte flattert im Wind wie eine Fahne, wobei die Zug- und Druckkräfte der wellenförmigen Bewegungen, die durch Luftwirbel induziert werden, eine Ladungssteigerung an der einen Folienseite zur Folge haben. Die Energieausbeute von 20 mW ist bislang allerdings noch recht bescheiden, und auch der erreichte maximale Wirkungsgrad beträgt erst 0,1 %. Über weitere Methoden der piezoelektrischen Energienutzung spreche ich im Kapitel Mikro-Energy-Harvesting.

Ein ähnliches System schlägt im September 2007 der Amerikaner Richard Dickson vor, der sich schon seit langem mit der Nutzung der Piezoelektrizität beschäftigt. Seine Idee ist es Windbäume zu errichten, die mit ‚Blättern’ aus entsprechenden Folien bestückt werden. Jedes Flattern dieser Folien erzeugt Strom, wenn auch nur in geringem Maße. Durch die Masse könnten damit trotzdem signifikante Leistungen erreicht werden.

Dieselbe Idee verfolgt Mitte 2008 des südkoreanische Professor Cheon Wan-gi an der Cheju National University. Sein 1 m großer piezoelektrischer ‚Baum’ mit 100 Blättern kann aus einer Brise von 1,5 m/s immerhin soviel Strom ziehen, um eine Standard-AA Batterie in 5 – 6 Stunden aufzuladen.

Das Energy Technology Center der AeroVironment Inc. aus Monrovia, Kalifornien, das auch in verschiedenen Bereichen der solar-elektrischen Mobilität aktiv ist (s.u. Elektroflugzeuge, Elektrofahrzeuge und Wasserstoff), stellt seinerseits im Februar 2006 eine Art ‚Windkraft-Bordüre’ für die Oberkanten von Industriebauten oder Bürohochhäusern vor, die aus Reihen kleiner Rotoren bestehen. Die Rotoren des mehrfach patentierten ,Architectural Wind Building-Integrated Energy Generation System’ genannten Konzepts sind zwar konventioneller Bauart, neu dagegen ist ihre Neigung sowie ein Schild, das den Wind auf die Rotoren lenkt und die Effizienz der Anlage um 30 % steigern soll.

Bei der vorgeschlagenen Bauweise wird der Effekt ausgenutzt, daß sich der auf ein Gebäude treffende Wind beschleunigt, wenn er um dessen Ecken strömt. Dadurch wird an den Kanten ein bis zu 50 % höherer Ertrag möglich als bei konventionellen Aufdachrotoren. Das modulare System beginnt mit einer Leistungsgröße von 6 kW und kann bis zu 100 oder mehr Einzelrotoren umfassen. 2007 gewinnt AeroVironment den red dot Designpreis für sein Architectural Wind System.

Ab Mitte 2008 wird das ,AVX1000’ Modell angeboten, das 1 kW leistet und nur 60 kg wiegt, wodurch es einfach und ohne zusätzliche Verstärkungen oder Aufbauten installiert werden kann. An der Vorderseite besitzt es einen Vogelschutz. Je nach Länge der Dachkante kann eine Vielzahl der 2,5 m hohen und 1,8 m breiten Rotoren zusammengeschaltet werden. Im August werden auf dem Bürozentrum des Logan Airport in Boston 20 AeroVironment 5-Blatt-Rotoren installiert, weitere Windturbinen sind bereits auf einer Kartoffelchip-Fabrik in Beloit, Wisconsin, auf der Laughlin Air Force Base nahe Del Rio, Texas, und auf dem St. Louis County Government Service Center im Einsatz. Das Unternehmen gewinnt in diesem Jahr den Annual Design Review award des internationalen Design-Magazins I.D.

Im Mai 2009 werden auch auf dem St. Paul International Airport in Minneapolis 10 Stück der 1 kW AeroVironment-Turbinen installiert, Kostenpunkt: 94.000 $. Der Strom soll hauptsächlich den Elektrofahrzeugen des Flughafens dienen.

Ab Oktober 2006 bietet auch das 1987 gegründete Unternehmen Southwest Windpower aus Flagstaff, Arizona, ein neues Windprodukt an: Der ‚Skystream 3.7’ ist eine 2,4 kW Dreiblattrotor-Kleinwindanlage mit 3,72 m Durchmesser, der sich durch schwertförmig gebogene Rotorblätter aus Fiberglas auszeichnet und 77 kg wiegt. [Bei dem 2008/2009 durchgeführten Zeeland-Test stellt sich dieses Modell als das ertragreichste und auch wirtschaftlichste der 9 untersuchten Modelle heraus, s.u.].

Die Firma bietet außerdem eine ,Whisper’-Serie an (Modell 100 mit 0,9 kW, Modell 200 mit 1 kW und Modell 500 mit 3 KW Leistung), bei der es sich allerdings um einen sehr konventionellen 3-Blatt-Rotor handelt.

Lucien Gambarota wiederum entwickelt 2006 in seinem Unternehmen Motorwave (s.u. Wellenenergie, Hong Kong) und gemeinsam mit Ingenieuren der University of Hong Kong eine spezielle Windkraftanlage, die schon bei Windgeschwindigkeiten um 2 m/s Strom produziert. Das System besteht aus einer Vielzahl miteinander verzahnter Minirotoren aus Plastik mit einem Durchmesser von jeweils 25 cm, die auch an Dächern oder Balkonen installiert werden können.

Als erstes Projekt wird Mitte 2007 aus 396 unterschiedlich eingefärbten Einzelrotoren ein 18 m langer Schriftzug der Hong Kong Sea School aufgebaut – eine Werbemethode die keine Energie kostet, sondern diese erzeugt. Auch die Taifune über Hong Kong im August und September mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 110 km/h verkraftet die Anlage schadlos. Im November 2007 wird eine weitere Dachanlage aus 500 Rotoren in mehreren Blöcken errichtet.

Ein Set aus 8 Rotoren, die gemeinsam 50 W Leistung erzielen, wird zusammen mit einem 2,2 m langen Träger für 199 $ angeboten, ab 2008 auch direkt über die Homepage von Motorwave. 20 Windräder, die bei günstigen Bedingungen rund 40 % des Energiebedarfs einer kleinen Familie abdecken können, werden für rund 200 € angeboten – aber sobald die Massenproduktion beginnt, soll der Preis weiter fallen.

Kein zwingend neues Design, aber eine sinnvolle und effizienzsteigernde Methode, ist die Installation zweier gegenläufiger Rotoren an der gleichen Anlage. Diese Technik wird immer mal wieder vorgeschlagen, hat sich bislang aber trotz ihrer Vorteile nicht durchsetzen können. Eine clevere Umsetzung wird 2006 unter dem Namen ‚Counter Rotating Wind Turbine’ (CRWT) von der 2003 gegründeten Schweizer Firma Eotheme Sàrl vorgestellt. Hier dreht jeder Rotor nämlich eine Hälfte des Stromgenerators – einen ‚Stator’ gibt es nicht mehr.

Die Vorteile des gegenläufigen und getriebelosen Rotor-Generator-Systems werden im Wintersemester 2006/2007 von Prof. Dominique Bonvin am Polytechnikum in Lausanne untersucht. Im Abschlußreport wird unter anderem eine Vorläuferuntersuchung genannt, die von M. Kloss im August 1942 in der Elektrotechnischen Zeitschrift (63. Jhg., Heft 31/32) veröffentlicht worden ist. In Deutschland hatte das Reichsenergieministerium zwischen 1935 und 1945 mehrere dementsprechende Modelle mit Durchmessern bis zu 10 m untersucht.

Im Februar 2007 wird ein von den Sandia National Laboratories in Kooperation mit dem Unternehmen Knight & Carver (K&C) aus San Diego neu entwickeltes Blatt-Design für niedrige Windgeschwindigkeiten unter 6 m/s vorgestellt.

Das Design unter dem Namen ‚Sweep Twist Adaptive Rotor blade’ (STAR) zeigt als Besonderheit eine sanft gekrümmte Spitze, die es dem Blatt ermöglicht, den Belastungen durch turbulente Böen besser zu widerstehen. Das Blatt kann sich stärker verwinden als herkömmliche Konstruktionen, wodurch auch längere Blätter herstellbar werden, die außerdem auch noch 10 % - 15 % mehr Leistung bringen.

Im ersten Quartal 2007 werden vier weitere Blätter gefertigt, von denen drei im praktischen Einsatz an einer Turbine in Iowa getestet werden sollen. Das Department of Energy (DOE) fördert dieses Entwicklungsprojekt seit 2005 mit 800.000 $.

Im Juli 2006 wird in den Blogs ein winziges Windrad vorgestellt, das am Fahrradlenker angebracht den LED-Scheinwerfer und das Rücklicht mit Strom versorgt.

Der taiwanesische Designer Hsieh Jung-Ya und seine Firma ‚Duck Image’ gewinnen unter anderen den renommierten Red Dot Designpreis für ihr Windbikelite. Bei einer Fahrgeschwindigkeit von km/h produziert der kleine Generator 3,5 V bei 70 mA. Um auch während eines Halts nicht im Dunkel zu stehen ist eine Lithium-Ionen-Batterie installiert.

Im März 2007 stellt das neu gegründete Unternehmen W2 Energy Development Corp. aus Santa Barbara, Kalifornien, eine oszillierende Windpumpe vor, deren Wirkungsgrad zwischen 40 % und 60 % liegen soll. Entwickler der WindWing-Anlage ist Gene Kelley, den Patentantrag dafür hat er bereits 2005 eingereicht. Es handelt sich um eine Schlagflügel-Windanlage – wobei es allerdings fraglich ist, ob dieses Prinzip, das schon Mitte der 1970er Jahre durch die Berliner IPAT getestet wurde (s.o.), tatsächlich Vorteile bietet.

Die letzte Meldung stammt vom Juli 2008: Kelley arbeitet an der weiteren Optimierung seiner Anlage, die zukünftig aus 6 – 12 horizontalen Tragflächen bestehen soll, die im Wind auf und ab schwingen. Die Anlage sei effizienter als herkömmliche Systeme und würde auch nur ein Zehntel des Preises jener Rotoren kosten... sagt der Erfinder.

Bei meiner Recherche, ob das Projekt zwischenzeitlich vorangekommen ist, stoße ich auf weitere Personen, die sich mit der Schlagflügel-Technik beschäftigen. Zum Beispiel der Russe Evgeny Sorokodum, der ab 2000 auch eine Reihe von Vortex-Generatoren entwickelt (s.d.), oder die 2004 in Pebble Beach, Kalifornien, gegründete Forschungs- und Technologiefirma AeroHydro Research & Technology Associates (AHRTA), die sich mit einer Umsetzung im Bereich der Strömungsenergie von Wasser beschäftigt. Ihr System ähnelt dem dort beschriebenen patentierten ‚Stingray Tidal Stream Generator’ der britischen Firma Engineering Business Ltd. (EB).

Auf der AHRTA-Homepage stehen Quellenangaben zu empfehlenswert vielen Fachartikeln, darunter auch zu Schlagflügeln (Stichwort ‚Flapping Airfoil Aerodynamics’).

Der Mathematiker und Ingenieur Dr. Simon Farthing wiederum, aus dem kanadischen Sidney in British Columbia stammend, erweckt im Rahmen seiner Econologica-Initiative ab 2006 ein Projekt aus dem Jahr 1976 wieder zum Leben: Unter dem Namen Wing’dmill (WM) wird eine oszillierende Windkraftanlage zum Wasserpumpen entwickelt, die speziell für Länder der 3. Welt gedacht ist.

Die Anlage besteht aus einer einzelnen, rechtwinkligen Tragfläche, die vom Wind angetrieben einen Halbkreis beschreibt, um an dessen Ende umzuschlagen und einen weiteren Halbkreis in der Gegenrichtung zu beschreiben (ähnlich dem Bewegungsprofil eines Scheibenwischers). Farthing baut und betreibt an einem Zentrum für angepaßte Technologie auf Kuba erfolgreich Modelle mit Blattlängen bis zu 5,7 m. Einige der Anlagen betreiben auch Kompressoren zur Erzeugung von Druckluft.

Im April 2007 häufen sich Meldungen über eine kleine Startup-Firma namens WhalePower Corp. aus Toronto, Ontario, die sich mit der aerodynamischen Optimierung von Rotorflügeln beschäftigt. Wie schon der Name sagt geht es dabei in erster Linie um eine Naturbeobachtung an den Flossen von Buckelwalen und Delphinen, aus der Dr. Frank E. Fish ein neuartiges Rotorblatt entwickelt und patentiert (u.a. Europa-Patent Nr. 1805412, erteilt 2007), das sich durch einen Höckerrand an der Vorderkante auszeichnet. Diese Höcker werden auch Tuberkeln genannt.

Der neuartige Rand, der wie eine Reihe von Klingen oder Zähnen aussieht, bedeutet eine radikale Abkehr von dem schlanken und glatten Design, dem die Blätter der meisten Windkraftanlagen entsprechen. Es zeigt sich schon bei den ersten Versuchen, daß ein Blatt mit Höckern wesentlich geringere Windgeschwindigkeiten aufnehmen und nutzen kann als herkömmliche Blätter. Das Ontario Centres of Excellence fördert gemeinsam mit der Ontario Power Authority die Entwicklung schon im Frühstadium mit 70.000 $, um eine Kooperation mit den Windenergie-Ingenieuren der University of Western Ontario zu initiieren.

Die Technologie soll sich auch bei Ventilatoren, Propellern und Tragflächen einsetzen lassen, denn die Versuche zeigen, daß zusätzliche Tuberkel in allen Fällen einen höheren Wirkungsgrad und eine geringere Neigung zum Strömungsabriß mit sich bringen. Windturbinen mit Höckerrand produzieren mehr Energie, sind leiser und nutzen auch turbulente Strömungen viel besser. Bei einer Blattlänge von 50 m hat jeder Höcker die Maße etwa eines VW-Käfers.

Als Erklärung wird angenommen, daß die Höcker den Wind in schmale Bereiche des Blattes kanalisieren, was zu einer höheren Windgeschwindigkeit in diesen Kanälen führt und zur Ausbildung einer Anzahl von hubsteigernden Zirkulationsströmungen. Außerdem wird die Luft daran gehindert, das Blatt entlang zu fließen und es erst am Blattende durch Abriß zu verlassen, was einer der Hauptgründe für Geräuschentwicklung, Instabilität und Effizienzverluste ist.

2008 steigen die Wissenschaftler Phil Watts und Stephen Dewar bei WhalePower ein, um verschiedene Umsetzungen für Tragflächen, Turbinen, Pumpen, Kompressoren und Ventilatoren zu entwickeln. Das Unternehmen erteilt dem kanadischen Marktführer für Industrieventilatoren Envira-North Systems Ltd. eine Lizenz für seine Technologie, der die ersten Ventilationssysteme mit einem Durchmesser von 7,2 m unter dem Namen ‚Altra-Air HVLS’ im April 2009 auf den Markt bringen will, die 20 % weniger Energie verbrauchen. Außerdem werden gemeinsam mit dem Wind Energy Institute of Canada (WEICan) weiterführende Untersuchungen angestellt die zeigen, daß die Rotorblätter 32 % weniger Widerstand aufweisen.

Im Juni 2007 stellt Graeme Attey aus Fremantle in West-Australien einen kleinen Horizontalrotor für Dächer vor, der durch seine geringen Abmessungen von 1 m Breite und 50 cm Durchmesser problemlos fast überall installiert werden kann. Die lokalen Regierungsbehörden helfen dem Erfinder, in dem sie den Kauf der Geräte suventionieren wollen, sobald diese im Folgejahr auf den Markt kommen.

Immerhin gründet sich sehr schnell die Design Licensing International Pty Ltd. (DLI) in Fremantle, welche die Rechte an Attey Windpods Technologie übernimmt und ab dem Mai 2008 mit Feldtests in den Melbourne Docklands, Victoria Harbour, beginnt. Im Juni folgt die Vergabe einer Lizenz an die Waytech Capital Investments Ltd. für die Volksrepublik China, und im September verhandelt man darüber, den zukünftigen, 639 m hohen, Shanghai Tower mit einer Reihe von Winpods auszustatten. Außerdem führt DLI auf seiner Homepage eine ganze Reihe von Installationsvorschlägen auf, bei denen die Rotoren an den Kanten von Hochhäusern, in Wanddurchbrüchen oder über die gesamte Länge von Brücken installiert sind.

Ein Test, bei dem in Großbritannien 21 Kleinwindanlagen untersucht werden, findet zwischen Oktober 2007 und Oktober 2008 statt (Warwick Wind Trials Project). Verglichen werden allerdings nur Anlagenmodelle von 4 britischen Herstellern, die in unterschiedlichen Zahlen an 26 verschiedenen Standorten im Einsatz sind:

14 Stück Ampair 600 230 (600 W)
1 Eclectic StealthGen 400 (400 W)
3 Zephyr Air Dolphin (1 kW)
5 Windsave WS1000 (1 kW) später ersetzt durch: Windsave WS1200 (1,25 kW)

Eine ebenfalls installierte Swift Anlage (1,5 kW) fällt aus dem Test heraus, da es ungelöste Schwierigkeiten mit der Datenaufnahme gibt. Ich verlinke hier auf den Abschlußbericht (engl., pdf). Wesentlich aussagekräftiger ist allerdings ein Test in Holland, auf den ich später noch zu sprechen komme (s.u.).

Im November 2007 stellt die MINIWIZ Sustainable Energy Development Ltd. in Tapei, Taiwan, ein portables Batterieladegerät vor, das mit einem winzigen Windrad – ähnlich wie bei Windmeßgeräten – bestückt ist.

Die persönlichen Windkraftanlage HyMini kommt gemeinsam mit einem Mini-Solar-Ladegerät für 60 $ auf den Markt. Alleine kostet sie 50 $. Optional gibt es Oberarm- und Lenkstangenhalter, um während des Joggens oder Radfahrens das Handy oder den MP3-Player per Windkraft aufzuladen.

2007 überschlägt sich die Presse mit Meldungen über ein Windkraftwerk, das gleichzeitig auch Wasser aus der Atmosphäre absorbieren soll. Über das Max Water System habe ich bereits in der Länderübersicht Australien berichtet (s.d.). Eine Anlage mit einem Output von 10.000 Litern täglich soll 43.000 $ kosten – viel Geld, auch wenn möglicherweise (nur) Australische Doller gemeint sind.

Im Jahr 2007 wird auch der zweite Pop-Sci Core77 Design Wettbewerb veranstaltet. Zu den eingereichten Beiträgen gehört ein verblüffendes Konzept von Nomi Lewin und Amos Wagon aus Israel. Dabei handelt es sich um die kleinste Windkraftanlage, die mir bislang untergekommen ist:

Der Firefly ist ein Nasenring, dessen LED-Licht aufleuchtet wenn man (durch die Nase) ein- oder ausatmet, denn an der innen liegende Seite des Schmuckstückes befindet sich ein winziges Windrad, das durch den Luftstrom angetrieben den hierzu notwendigen Strom erzeugt. Ich bezweifle allerdings, daß es viele Mädchen geben wird, die sich ein derartiges Teil durch ihr Nasenloch ziehen werden... aber wer weiß? Vielleicht wird es in Wirklichkeit ja auch der Hit des Jahrzehnts. Warten wir daher erst einmal ab, ob die Firefly überhaupt in Produktion geht.

Beim red dot award 2007 gewinnt der Designer Wang Yigang einen Preis für sein Flow genanntes Wind-Solar-Energie-System, bei dem die sechs Blätter eines kleinen, schräg ausgelegten Rotors gleichzeitig Solarpaneele aus flexiblen Photovoltaik-Zellen darstellen.

Dazu besitzt das Teil noch drei weitere, Darrieus-ähnliche Blätter, deren Anordnung eine leistungssteigernde Verwirbelung des Windes im Kern hervorrufen soll, wie wird sie von den allerdings weit größeren Augmentor-Systemen her kennen. Yigang gewinnt für sein Konzept außerdem den DAAD-Preis der Nationalen Kunstausstellung Shanghai.

Ein Gewinner des red dot Wettbewerbs 2008 ist der Designer Nils Uellendahl von der Victoria University of Wellington, Neuseeland, mit seinem hochinnovativen Konzept WIND1000000. Dabei geht es um die Integration eines Systems der elektromagnetischen Induktion in die bestehende Strom-Infrastruktur.

Der Vorschlag kombiniert die Windenergie in Form spiralig verwundener Dreiblatt-Darrieus-Rotoren mit Hochspannungsleitungen – doch anstatt die Rotoren auf oder in die Masten selbst zu setzen (wie das ,Wind-it’ Konzept von 2009, das hierzu Savonius-Rotoren nutzt), will Uellendahl die Stromkabel selbst als Achsen für ganze Ketten von Windrädern nutzen. Die Stromproduktion soll durch direkte Induktion in die Kabel erfolgen, wodurch auch die Transportverluste des Stroms kompensiert werden können.

Ebenso interessant ist die Idee eines weiteren red dot Preisträgers von 2008: Der Designer Ho Sungjin schlägt vor, eine Vielzahl kleiner Rotoren mit senkrechter Achse innerhalb der in den USA weit verbreiteten Fahrbahn-Begrenzungen zu installieren. Der Fahrtwind der vorbeifahrenden Fahrzeuge soll Strom für die Straßenbeleuchtung, Ampeln und Hinweisschilder erzeugen. Sein Entwurf unter dem Titel ‚Median Strip by Wind Power Generation’ erinnert an das Konzept von Mark Oberholzer von 2006, das ich bereits bei den Darrieus-Rotoren erwähnt habe.

Der Amerikaner Jim Eubanks aus Lakeland, Florida, stellt gemeinsam mit seinem Sohn Gary Anfang 2008 eine leicht verwirrende Windkraftanlage vor, bei der er verwundene Savonius- mit senkrechten Darrieus-Flügeln kombiniert. Die Anlage kostet den Bastler rund 500 $ und viele Stunden Arbeitszeit, weiteres Geld steckt er in Patentanträge.

FloDesign Wind Turbine Corp. in Wilbraham, ein Spin-off des 1990 gegründeten Luft- und Raumfahrtkonzerns FloDesign aus Massachusetts, gewinnt 2008 beim Ignite Clean Energy business plan Wettbewerb des MIT Enterprise Forum den ersten, mit 100.000 $ dotierten Preis. Seit zwei Jahren entwickelt das Unternehmen eine Windturbine, die den Strom zum halben Preis herkömmlicher Windkraftanlagen herstellen soll. Ihr Name lautet FloDesign FD700 shrouded turbine bzw. Mixer/Ejector Wind Turbine (MEWT), und eine gewisse Ähnlichkeit mit dem bereits beschriebenen Vortex-System ist nicht abzustreiten.

Die Rotorblätter der patentierten Anlagen sind mit einer Abdeckung umgeben, welche die Luft durch sie hindurch lenkt und beschleunigt. Die Erfinder sprechen sogar von einer ‚Archimedischen Schraube’ aus Luft, die sich innerhalb ihres System herausbildet. Die Technologie, die ursprünglich für Jet-Triebwerke entwickelt worden ist und auch so aussieht, verdoppelt oder verdreifacht die Leistung der Windturbinen im Vergleich zu konventionellen Anlagen gleichen Durchmessers.

Der Wind trifft im Stator-Bereich zunächst auf eine Anzahl feststehender Blätter, welche die Luft auf die beweglichen Blätter des Rotor-Segments weiterleiten. Außerdem ist die Abdeckung so geformt, daß die sich schnell bewegende Außenluft in den Bereich kurz hinter dem Rotor gelenkt wird und die dort austretende, verlangsamte Luft durch die gezielte Verwirbelung beschleunigt. Dadurch entsteht hinter den Turbinenblättern ein Unterdruck, der noch mehr Luft ansaugt.

Mitte 2008 sammelt die Firma bei einer ersten Risikokapitalrunde 6 Mio. $ ein und kündigt erste Partnerschaften mit Windparkentwicklern an. Hauptinvestor ist die kalifornische Firma Kleiner Perkins Caufield & Byers. Das Unternehmen untersucht bereits einen kleinen Prototypen im Windtunnel, und bis Ende 2009 oder Anfang 2010 soll in Wilbraham ein 10 kW System mit einem Durchmesser von 3,65 m gebaut und in North Carolina in Zusammenarbeit mit dem Department of Energy getestet werden. Die Kosten dieser Versuchsanlage werden auf 4 Mio. $ geschätzt.

Auf dem kommerziellen Sektor denkt das Unternehmen aber schon an Anlagen mit Durchmessern bis zu 15 m und einer Leistung von 700 kW – sowie riesigen 1 MW Turbinen.

Auch die 2006 gegründete Firma Marquiss Wind Power Inc. (MWP) aus Folsom, Kalifornien, kann Anfang 2008 Investitionsmittel von Velocity Venture Capital LLC und Strategis Early Ventures in Höhe von 1,3 Mio. $ einwerben, um seine Dach-Windkraftanlagen weiterzuentwickeln und zu vermarkten. Die Ducted Wind Turbine (DWT) oder auch Aeropoint Wind Turbine genannte Anlage besteht aus einem sehr einfachen Mehrblatt-Rotor, der von einem eckigen Trichter umgeben ist.

Das Modell ‚Aeropoint T500’ wiegt 2 t, hat eine Kantenlänge von gut 6 m und soll 5 kW leisten. Untersuchungen laufen am Desert Research Institute of Nevada, und zwei Ausfertigen sollen bereits verkauft sein.

Im Juli 2008 kauft Marquiss die Windfirma Cirrus Technologies Inc. aus Carson City, um deren Patente nutzen zu können. Während der Arbeit am ersten Prototyp kommt das Unternehmen aber in finanzielle Schwierigkeiten, außerdem gelingt es nicht beim Anlagenbau verschiedene strukturelle Probleme zu lösen.

Farid Dibachi, ein Teilhaber von Velocity, übernimmt dann im Januar 2009 die Geschäfte des Unternehmens. Nun soll eine kleinere, zylindrische Drawtube Turbine weiterentwickelt werden, die auf einer von Cirrus entwickelten Technologie beruht. Außerdem wird der Name des Unternehmens in WINDensity Inc. geändert. Die Produktion soll Anfang 2010 starten. Die Homepage des Unternehmens ist Mitte 2009 noch immer ‚under construction’.

Der Erfinder und Unternehmensgründer Michael Baca aus Albuquerque präsentiert im März 2008 eine weitere neue, kleine Windkraftanlage, die er speziell für die abgelegenen und nicht ans Stromnetz angeschlossenen Haushalte in den Indianer-Reservaten wie der Navajo Nation entwickelt hat. Das rohrförmige Kleinwindkraftwerk ist nur 56 cm lang, hat einen Durchmesser von 19 cm und leistet 0,3 W. Der Wind wird in das Rohr hineingeleitet, wo sich ein spindelförmiger Rotor mit dahintergeschaltetem Generator befindet.

Baca gründet gemeinsam mit zwei Partnern in New Mexico die Firma Native Power Systems LLC und plant zur Kooperation mit dem Technologieunternehmen Ktech Corp., um Anlagengrößen von 1 – 2 kW zu entwickeln. Hierfür ist ein Betrag von 1,5 Mio. $ erforderlich, und man rechnet mit 18 – 20 Monaten Zeitaufwand. Anschließend soll das System für die Navajo Nation lizenziert werden (MDL Enterprises LLC), damit es von dem Stamm selbst hergestellt werden kann.

Auch Designer von Weltrang beschäftigen sich inzwischen mit der Windenergie. Auf der Veranstaltung Greenergy Design Exhibition in Mailand zeigt der französische Designer Philippe Starck im Mai 2008 eine gemeinsam mit der italienischen Firma Pramac, einem Hersteller von Stromgeneratoren, entwickelte günstige Kleinwindanlage, die zu einem Preis von rund 400 € verkauft werden soll.

Unter dem Slogan ,Democratic Ecology’ präsentiert der Künstler seine personal invisible windmill, die aus sehr leichtem, durchsichtigem Polycarbonat besteht und zwischen 10 % und 60 % des Verbrauchs eines Durchschnittshaushalts decken soll. Das Design-Windrad soll im September 2008 auf den Markt gebracht werden. Gemeinsam mit Pramac arbeitet Starck auch an einen Elektrofahrzeug sowie einem Solar/Wasserstoff-Boot.

Auf der Windpower 2008 Conference and Exhibition in Houston wiederum stellt die 2004 gegründete Firma BroadStar Wind Systems aus Dallas nach vierjähriger Entwicklungsarbeit erstmals ihre neuentwickelte und patentierte AeroCam turbine vor (US-Patent Nr. 7365448 B2, erteilt 2008). Es handelt sich um einen von Thomas G. Stephens erfundenen, horizontalen Darrieus-Rotor mit geraden Blättern, die sich automatisch an das Windaufkommen anpassen (pitch-control). Das an ein Wasserrad erinnernde System besitzt 12 Blätter, ist 10 m breit und hat einen Durchmesser von 6,5 m. Mit einer Leistung von 250 kW soll es für einen Preis von 250.000 $ auf den Markt kommen.

Kleinere Systeme gibt es mit Leistungen ab 10 kW, an einem größerem Modell mit 500 kW Leistung (12 m Breite, 10 m Durchmesser) wird noch gearbeitet.

Im August 2008 wird mit JCPenney, einer der größten Einzelhandelsketten der USA, vereinbart, bis November des Jahres auf dem Logistikzentrum des Unternehmens in Reno, Nevada, mehrere 10 kW Turbinen von BroadStar zu installieren. Und im September 2008 steht der Verkauf von 70 Turbinen an, die bis Februar des Folgejahres an verschiedenen Standorten in Nordamerika aufgestellt werden sollen. Im November beginnen die Tests an dem hier abgebildeten Model ‚AeroCam II’ mit einer Leistung von 100 kW.

Mit der Firma FM Facility Maintenance aus Hartford, Connecticut, wird außerdem im März 2009 eine strategische Partnerschaft eingegangen, um die AeroCam Turbinen bei den Kunden kompetent installieren und warten zu lassen.

Auch das US-Unternehmen EarthTronics Inc. in Muskegon, Michigan, stellt Mitte 2008 ein neues 200 W Kleinwindkraftwerk mit einem Durchmesser von 90 cm vor. Die patentierte WindTronics Windturbine ist speziell für Schwachwindgebiete ausgelegt und soll zu einem Preis unterhalb von 2.000 $ verkauft werden. Zur Konvertierung der mechanischen Energie sind an den Spitzen der Rotorblätter kleine Magnete angebracht, die auf Basis der Induktionswirkung für die Stromerzeugung sorgen. Diese innovative Windkraftanlage ist das erste kommerzielle Produkt, das von Imad Mahawili am Energiezentrum der Grand Valley State University in Muskegon entwickelt wurde.

Mitte 2009 wird auch in Deutschland über diese getriebelose Kompaktturbine berichtet. Die inzwischen gebauten Prototypen haben einem Rotordurchmesser von 1,8 m und sollen 4.500 $ kosten. Das Unternehmen rechnet optimistisch mit einer Produktion von 50.000 Stück bereits im ersten Jahr und unterzeichnet einen exklusiven Lizenzvertrag mit der Technologiefirma E-Net LLC zur Weiterentwicklung, Herstellung und Vermarktung der WindTronics Turbinen-Linie. Außerdem soll eine kleinere und einfachere Version für geringer entwickelte Länder gebaut werden.

Gleichzeitig wird bekannt, daß EarthTronics ab Oktober 2009 eine Honeywell Windgate Wind Turbine auf den Markt bringen will, die über die Hardware-Kette ACE und in Zusammenarbeit mit dem Markenamen-Inhaber Honeywell Corp. verkauft werden soll. Das Unternehmen behauptet, daß dieses Windrad die niedrigste Investition pro installiertes Watt erfordert und mit 4.500 $ nur ein Drittel des Preises vergleichbarer Modelle kostet.

Das Honeywell-Windrad ist ein Vielblattsystem mit 1,8 m Durchmesser, das bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten 1580 kW/h pro Jahr liefern soll. Die Herstellung soll in den USA oder Kanada erfolgen. Man denkt allerdings auch schon über den Bau weiterer Fabriken in Indien, China und Europa nach.

Ein Konkurrent von EarthTronics ist die Firma Cascade Engineering aus Grand Rapids, Michigan, die ab Oktober 2008 eine dem WindTronics-Modell visuell sehr ähnliche Anlage herstellt und vertreibt. Dieses leise Kleinwindrad ist der schottischen Firma Renewable Devices entwickelt worden und wird bereits in England, Belgien, Holland und Neuseeland verkauft. Cascade erwirbt die Lizenz für die USA. Hier sollen die Anlagen für 10.000 bis 12.000 $ verkauft werden.

Die Swift Turbine von Cascade leistet 1,68 kW und besitzt 5 umringte Blätter, sie hat einem Durchmesser von 2,1 m und soll bei optimalen Windverhältnissen pro Jahr 2.000 kW/h Strom erwirtschaften. Eine der ersten Demonstrationsanlagen wird auf dem Frauenthal Center for the Performing Arts in Muskegon aufgestellt, sie kostet rund 15.000 $. Eine weitere Anlage, die im März 2009 auf dem Peregrine Tower in downtown Kalamazoo, Michigan, installiert wird, kostet ohne Installation 8.500 $. Insgesamt sind bislang 32 Anlagen verkauft worden.

Im Juli 2008 erscheint in der Presse ein sehr individuelles Windenergie-Konzept namens HeliWind, das von Geoffrey Goeggel und seiner Firma Hawaii Consulting Group aus Aiea, Hawaii, verfolgt wird. Ähnlich wie bei Bändern die im Luftstrom verzwirbeln, soll bei dem neuen System ein großes, frei herumwirbelndes Segel die Rotationsenergie auf dem im Sockel plazierten Generator übertragen.

In einer fortgeschrittenen Version wird das Segel durch einen sackartigen Warmluft-Ballon ersetzt, dessen windinduziertes Kreiseln durch spiralig umlaufende Lamellen verstärkt werden soll. Das Unternehmen hofft, im Jahr 2011 damit auf den Markt kommen zu können.

Eine Adaption unter dem Namen HeliPump soll für die Nutzung höherer Windströmungen entwickelt werden. Hier werden sich zwei Ballone in gegenläufigen Richtungen drehen, wobei die Kopplung zwischen ihnen aus einem Kompressor besteht, der die winderzeugte Druckluft durch das Halteseil zur Erde schickt. Außerdem soll auch noch ein ‚HeliTube’ genanntes System zur Nutzung von Meeresströmungen entwickelt werden.

Ein weiteres Mini-Windrad namens Mini Kin Green Power Generator, das als Alternative zu Solarladegeräten gedacht ist, kommt im November 2008 für 37 € in die Geschäfte. Es ist so klein (12 x 8 x 3 cm), daß man es mittels verschiedener Adapter problemlos an unterschiedlichen Oberflächen befestigen kann – außen am Fenster, am Fahrrad oder am Oberarm. Nach einer Stunde Ladezeit soll man sein Handy 2,5 Stunden nutzen können.

Auch die südkoreanischen Designer Ji-yun Kim, Soon-young Yang und Hwan-ju Jeon setzen auf die Energie der Luftströme und präsentieren mit ihrem Entwurf ein noch kleineres Ladegerät, das für eine einzelne AA-Akku-Batterie gedacht ist. Ihr Febot hat an seinem Ende einen Saugfuß, um am Fenster oder an der Wand befestigt zu werden, und soll als Bausatz (aus Plastikspritzguß, ähnlich wie Modellflugzeuge o.ä.) auf den Markt kommen – sofern sich ein Produzent dafür findet.

Wie lange es dauert, bis der Febot seine Batterie aufgeladen hat, wird nicht bekanntgegeben – was aber nicht verwunderlich ist, weil es sich bei dem Miniwindrad ja noch ausschließlich um ein Konzept handelt.

Ebenfalls im November 2008 präsentiert ein US-Blog den Entwurf einer mobilen Heimkraftanlage – leider ohne die Nennung jedweder weiteren Details. Im Grund scheint es sich um einen zusammenklappbaren, etwa 4 m hohen und besonders schmalen Darrieus-Rotor zu handeln, der an Dachkanten installiert werden soll. Über weitere sachdienliche Hinweise würde ich mich sehr freuen.

Im Dezember 2008 stellt der Ingenieur und Designer Geoffrey Kemmerer aus Altadena, Kalifornien, das Konzept eines Windkraftwerks vor, mit dem er sich an dem Future Design Contest der NASA beteiligt.

Es handelt sich um eine senkrechte, mit einer Reihe von Löchern versehene Tragfläche, welche den Unterdruck nutzt, der durch das Vorbeiströmen des Windes entsteht. Dieser Unterdruck verursacht einen Luftsog durch den Flügel hindurch, der wiederum ein im Sockel angebrachtes Rotor/Generator-System in Gang setzt, das den Strom erzeugt. Der Einzelflügel ist beweglich angebracht, sodaß er sich automatisch der Windrichtung anpassen kann.

Sridhar Condoor von der Saint Louis University beantragt im Dezember 2008 das internationale Patent für einen zylindrischen Windrotor ohne eigene Achse, der statt dessen platzsparend um Mobilfunkmasten, Kamine oder sogar um die Stämme von Bäumen herum installiert werden soll. Außen besitzt die sich frei drehende Windturbine mehrere senkrechte Blätter mit Windeinlaß-Öffnungen, während sich auf der Innenseite ein Zahnkranz befindet, der mit dem stromerzeugenden Generator verbunden ist. Im Prinzip ist auch eine horizontale Montage möglich, wie auf der Patentabbildung zu sehen ist.

Die in den Blogs als tree-hugging turbine bezeichnete Innovation wird im Patentantrag Nr. WO/2008/109784Hubless Windmill genannt – das Patent wird von der Universität bezahlt (die sich dafür die internationalen Rechte vorbehält), und als Erfinder werden neben Condoor noch Khoa D. Nguyen und Michael Reichle benannt.

Im Januar 2009 höre ich erstmal von der Dragonfly Windturbine des Künstlers und Erfinders Phillip Ridings aus Southaven, Mississippi, die dieser gemeinsam mit Ingenieuren aus Irvine, Kalifornien, entwickelt hat.

Wenn man die abgebildete Grafik betrachtet, fragt man sich unwillkürlich, ob es denn nicht noch komplizierter geht?! Im Grunde handelt es sich bei der Dragonfly-Anlage um eine Turbine, die sich an der Technologie von Düsenjet-Antrieben orientiert und dabei noch mehrere Schritte weitergeht als die oben bereits beschriebene Turbine von FloDesign. Auch hier soll der Bernoulli-Düseneffekt ausgenutzt werden, um die hindurchjagende Luft noch weiter zu beschleunigen.

Im Innern der aus mehreren ringförmigen Tragflächen zusammengebauten Anlage befinden sich 3 Rotorblatt-Kränze, während zwei weitere am Ende des Geräts die wieder austretende Luft beschleunigen sollen. Dadurch soll sich die Windgeschwindigkeit im Inneren um 70 % steigern lassen, wodurch die gleiche Luftmenge drei bis vier Mal soviel Strom erzeugen kann.

Der Erfinder behauptet, daß seine Anlage Strom produziert, selbst wenn gar kein Wind weht! Dies soll dadurch stattfinden, daß der Strom einer solar aufgeladenen Batterie mittels eines Motors die hinteren Rotoren in Bewegung und so eine wiederum energieerzeugende Durchströmung des Geräts in Gang setzt. Die Anlage soll von der Firma Dragonfly Industries Inc. in Memphis weiterentwickelt und irgendwann einmal auch auf den Markt gebracht werden. Im Moment gibt es nur ein paar akribisch gezeichnete Computergrafiken.

Auch Adam Fuller aus Racine, Wisconsin, investiert seine Mittel und viel Lebenszeit in die Entwicklung einer eigenen Windkraftanlage, die aussieht als hätte er einen Haufen Savonius-Rotoren falsch zusammenmontiert. Sein patentiertes 10,8 m hohes Senkrechtachser-System mit einem Durchmesser von 3,6 m besteht aus 8 übereinander liegenden Ebenen mit jeweils 4 trogförmigen Windschaufeln aus Stahlblech.

Der Erfinder möchte am liebsten eine 36 m hohe Ausführung seines Systems bauen, deren Leistung zur Versorgung von 30 – 70 Haushalten ausreichen soll. Auf einem Ende 2008 veröffentlichten Video dreht sich sein unbenanntes System allerdings ziemlich behäbig, während man im Hintergrund einen konventionellen 3-Blatt-Rotor eifrig rotieren sieht.

Im Februar 2009 wird ein Teilnehmen des core77 Designwettbewerb bekannt, der ein Windkraftkonzept vorstellt, das wesentlich größere Chancen auf eine Umsetzung hat. Das HydroWind System von Ange Salomon aus Spanien ist in erster Linie für Camper gedacht, die damit ihre Handys, MP3-Player oder LED-Lampen versorgen wollen, und läßt sich daher auch schnell auf- und wieder abbauen.

Sogar der blütenförmige Rotor selbst ist zusammensteckbar, wodurch das ganze Gerät auch leicht zu transportieren ist. Interessanterweise kann man den wasserdichten 12 V Rotor-Generator auch in einem Bach oder Fluß betreiben – daher der Name –, wenn nicht genügend Wind weht.

Der Designer Djordje Cukanovic wiederum präsentiert mit dem Light Flower System eine autonome Beleuchtung für Gartenwege u.ä., deren interne Akkus sich durch jeden Windstoß wieder neu aufladen. Der Rotor selbst sei sehr empfindlich und würde selbst die kleinste Brise nutzen. Ein automatischer Dämmerungsschalter sorgt dafür, daß sich das Licht nach Sonnenuntergang selbständig anschaltet.

Nicht ganz nachvollziehbar finde ich dagegen die Erfindung von Jim Boswell aus Fresno, Kalifornien, die erstmals im Februar 2008 in den Fachblogs präsentiert wird, denn hierbei soll es sich um eine ‚Windturbine’ handeln – die auch so aussieht –, die aber völlig ohne Wind auskommt. Statt dessen soll ein ‚elektromagnetisches Phänomens’ eine ununterbrochene Leistungsabgabe ermöglichen. Die Windrad-Form hat Boswell deshalb gewählt, um die Produkt-Klassifizierung und die damit einhergehende Förderung ihrer Installation zu behalten.

Das B800 genannte Modell soll 15.000 $ kosten und rund 3 kW produzieren, während das mehr für kommerzielle Anwender gedachte Modell B1500 einen Output von 30 kW besitzen soll (keine Preisangabe). In Zukunft sind aber auch Anlagen bis 4 MW geplant.

Boswell, der vor einigen Jahren als Hochspannungstechniker einen schweren Unfall erlitt –einen 16.000 V Schlag, der ihn zu Boden falls ließ, wo er sich diverse Knochen brach –, und der sich nun in Fresno als Bürgermeisterkandidat aufstellen läßt, behauptet, daß er seit 2007 schon mehrere Hundert seiner Anlagen erfolgreich installiert habe (?), davon einige Dutzend in den USA. Auch sein eigenes Haus würde er mit einer derartigen Anlage versorgen. Die Produktion erfolgt in Zusammenarbeit mit einer Firma in China, wo seine Anlagen bereits eine Fabrik in Shanghai komplett mit Strom versorgen. Doch auch auf einem im April 2009 veröffentlichten Video, auf dem Boswell seinen originalen 5,3 kW Prototyp zeigt, kann man nicht erkennen wie System arbeitet. Möglicherweise handelt es sich bei Boswell um einen Hochstapler – ich werde die Sache im Auge behalten.

Wesentlich einfacher nachzuvollziehen ist dagegen die Optiwind Compact Wind Accelerating Turbine, die im Mai 2009 in die Presse kommt. Das System besteht aus zwei Reihen mit mehreren, untereinander angeordneten 5-Blatt-Rotoren von jeweils 6,5 m Durchmesser, die um einen drehbar gelagerten Zylinder angeordnet sind. Die insgesamt 28 m durchmessende Anlage erinnert dadurch an den oben bereits beschriebenen Warp Windverstärker von Weisbrich bzw. den Smart Energy Spire von Prof. Rashidi.

Die 2007 in Torrington, Connecticut, gegründete Optiwind bietet zwei Modelle an. ‚Optiwind 150’ besteht aus einem 61 m hohen Turm mit einem 13 m durchmessenden Zylinder, an dem 2 x 3 Rotoren mit insgesamt 150 kW Leistung angebracht sind, während das gleichgroße Modell ‚Optiwind 300’ durch die doppelte Anzahl von Rotoren 300 kW Leistung bereitstellt. Mit dieser Technologie soll die Windausbeute über 75 % betragen. Die erste Anlage sollte eigentlich in Goshen, Connecticut, installiert werden, doch die Anwohner stimmten aus ästhetischen Gründen dagegen.

Im Mai 2009 melden Wissenschaftler der Purdue University und des Sandia National Laboratory in West Lafayette, Indiana, die Entwicklung von Smart turbine blades, die den Wind wesentlich besser nutzen sollen als bisherige Rotorblätter. In diesen integrierte Beschleunigungssensoren verfolgen dabei die rasch wechselnden Wind-Bedingungen – und eine Software reagiert darauf ‚online’, in dem die Blätter den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. Das neue Blatt wird an einer Windturbine am Agriculture Research Service laboratory in Bushland, Texas, getestet.

Schon im Stadium der Markteinführung befindet sich dagegen eine Aufdach-Windkraftanlage der 2006 in Akron, Ohio, gegründeten Firma Green Energy Technologies, die im April 2009 erstmals auf der Windpower conference in Chicago vorgestellt wird. Der getriebelose WindCube leistet 60 kW und beruft sich ebenfalls auf das Bernoulli-Prinzip. Durch den strömungsoptimierten Trichter mit den Maßen 6,6 x 6,6 x 3,5 m soll der 4,5 m durchmessende 5-Blatt-Rotor bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten anlaufen und auch das Doppelte eines gleichgroßen Rotors ohne Trichter leisten.

Die erste kommerzielle Anlage wird zu einem Preis von 279.000 $ auf einem Industriegebäude der Firma Crown Battery installiert, in den Auftragsbücher sollen aber schon Hunderte weiterer Order stehen. Freunde und Familienangehörige haben bereits 1,5 Mio. $ in die Firma gesteckt, um die Forschungsarbeiten zu finanzieren, weitere 2 Mio. $ steuerte das Bauunternehmen Roth Bros. Inc. aus Ohio bei. Green Energy beabsichtigt, im Juli 2009 mit der Produktion zu beginnen.

Im Juni 2009 wirdder kupferfarbene, 8-blättrige Wind Dancer präsentiert, der insbesondere für die Gärten von Einfamilienhäusern gedacht ist. Das von Alfred Matheiu und seiner Tochter Sharolyn Vettese aus Toronto entwickelte Windrad sei besonders leise und würde auch geringe Windgeschwindigkeiten nutzen können, was auf die leicht sichelförmigen Blätter zurückzuführen ist. Angeboten wird das Windrad von Vetteses Firma Wind Simplicity Inc. in North York, Ontario, und zwar in Größen von 3 kW (27.000 $), 7 kW und 23 kW (69.000 $).

Überraschenderweise gewinnt der Wind Dancer (auch Windancer geschrieben) einen ersten Preis beim 2007 Toronto Design Exchange Award, einen ersten Preis beim Green Dot Award 2008 sowie den National Energy Globe Award 2009.

Ein weiterer Rotor, der im Juni 2009 in die Presse kommt, stammt von Ben Brickett aus Eliot, Maine. Das recht konventionell aussehende Modell, dessen Patent bereits angemeldet ist, soll schon bei einer Windgeschwindigkeit von 5 mph (~ 8 km/h) anlaufen, aber auch Geschwindigkeiten von 30 mph (~ 48 km/h) und mehr schadlos verkraften. Die Rotorblätter werden gemeinsam mit Wissenschaftlern der University of New Hampshire entwickelt und der ,variable force generator’ ist Teil des Rotorkranzes und steckt nicht in einer Getriebebox. Die Anzahl der Rotorblätter kann dem jeweiligen Windaufkommen im Einsatzgebiet angepaßt werden. Prof. Habib Dagher untersucht den Rotor im Auftrag der University of Maine, da sich der US-Bundesstaat für Offshore-Windanlagen stark machen möchte.

Schon zwei Monate zuvor, im April 2009, erfolgt eine Veröffentlichung die schon seit langem überfällig ist – bzw. die ihr zugrunde liegende Untersuchung: In Schoondijke in der windreichen niederländischen Provinz Zeeland werden über einen Zeitraum von einem Jahr (1. April 2008 – 31. März 2009) neun kleine Windenergieanlagen im realen Einsatz getestet. Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit in diesen 12 Monaten von 3,8 m/s wird der tatsächliche Energieertrag gemessen. Drei weitere Windmühlen fallen aus verschiedenen Gründen aus (Swift von Fenergy Den Haag, Windwalker 2 von Mensonides/Multicare Beheer BV, und Raum von einem nicht genannten Hersteller).

In Auftrag gegeben und finanziert wird der Test von dem Unternehmen Delta N.V., der Windenergie-Kooperative Zeeuwind, der Provinz Zeeland, der Gemeinde Sluis sowie Greenlab (einer Partnerschaft zwischen dem holländischen Energieunternehmen Eneco und dem Stromanbieter Greenchoice). Die Durchführung übenimmt das Ingenieurbüro Ingreenious BV aus Voorburg, das auch an der Entwicklung einer eigenen Windturbine arbeitet, die Ende 2009 oder Anfang 2010 ihre Produktreife erlangen soll.

Die Ergebnisse der neun Anlagen, von denen einige in der vorangegangenen Übersicht genannt werden, sind in der folgenden Tabelle dargestellt – mit Art, Durchmesser, Verkaufspreis, Jahresertrag und durchschnittlicher Ausgangsleistung. Außerdem wird berechnet, wie viele der jeweiligen Anlagen benötigt werden um den durchschnittlichen Jahresbedarf einer holländischen Familie von 3.400 kW/h zu decken, und wie hoch die hierfür benötigte Investition wäre:

Produkt / Hersteller		Art	Ø (cm)	Preis (€)	Ertrag (kWh/a)	Ø Output (W)	Benötigte Anzahl	Gesamtpreis (€)
Energy Ball v100 Home Energy BV		Darrieus-Ball	100	4.304	73	8,3	47	202.288
Ampair 600 Eco-Energy - Rietpol		Standard 3-Blatt-Rotor	170	8.925	245	28,0	14	124.950
Turby Turby BV		Darrieus mit 3 verwundenen Blättern	200	21.350	247	28,1	14	298.900
Airdolphin Bettink service & Onderhoud BV		Standard 3-Blatt-Rotor	180	17.548	393	44,8	9	157.932
WRE.030 CFC wind + Energy BV		Darrieus/Savonius-Kombination, in zwei um 90° versetzen Lagen	250	29.512	404	46,0	9	265.608
WRE.060 CFC wind + Energy BV		Darrieus mit drei geraden Blättern	330	37.187	485	55,4	7	260.309
Passaat Fortis Windenergy		Standard 3-Blatt-Rotor	312	9.239	578	66,0	6	55.434
Skystream 3.7 AquaSolar		3-Blatt-Rotor mit sichelförmigen Blättern	370	10.742	2.109	240,7	2	21.484
Montana Fortis Windenergy		Standard 3-Blatt-Rotor	500	18.508	2.691	307,0	2	37.016

Die zumeist enttäuschenden Ergebnisse bestätigen bereits zuvor durchgeführte Analysen, daß Kleinkraftwerke eine grundlegend fehlerhafte Technologie darstellen.

Im vorliegenden Fall wird dies durch den Fakt belegt, daß eine in der Nähe stehende, relativ große Windkraftanlage (Rotordurchmesser:  18 m) im gleichen Zeitraum einen Ertrag von 143,000 kWh lieferte.

Bei ihrem Preis von 190.000 €, was rund 80 % des Gesamtpreises der neun untersuchten Anlagen entspricht, ist das immerhin die 20-fache Menge (!) und entspricht einer Investition von 4,523 € pro Haushalt, also etwa einem Fünftel der ansonsten günstigsten Lösung (Skystream 3.7).

Jürgen Blumenkamp veröffentlicht Mitte 2009 auf seiner Seite sonne-24.de einen sehr interessanten Energievergleich (zwischen einem Leistuingssportler und mittelgroßen Windenergieanlagen), der sich als Kontrapunkt zu den obigen Aussagen empfiehlt.

Ich bin überzeugt davon, daß eine kommerzielle Recherche noch sehr viele weitere Modelle, Innovationen und Ideen finden würde, die auch technisch überlegen und sinnvoll sind. Vielleicht läßt sich die vorliegende Übersicht ja eines Tages mit der entsprechenden Förderung zu einem tatsächlichen Lexikon der Windkraft-Innovationen ausbauen.

Und vielleicht überlegen sie die Schwadrone an Erfindern einmal, ob sie nicht besser vielleicht gemeinsam EIN praktikables und günstiges System entwickeln sollten - den ,Volkswagen’ der Windenergie sozusagen - anstatt die abertausendste ,neue’' Windkraftanlage zu erfinden...

Windenergie und Architektur

Zu den neuen Designs (nach dem Motto ‚Kunst am Bau’) gehört inzwischen auch die Integration der Windenergie-Nutzung in Gebäudekonzepten. Hier ist in den letzten Jahren eine große Akzeptanz erreicht worden, so daß man davon ausgehen kann, daß die Entwürfe in Zukunft zunehmend umgesetzt werden. Einige Bauten, in denen Windkraftwerke eingebaut sind, gibt es schon.

Der Architekt Richard Rogers schlug für seinen Tomigaya Tower in Tokio bereits 1993 eine integrierte Windturbine vor. Der Wind sollte durch die Architektonik zwischen die Gebäudeteile gelenkt werden. Windkanalstudien am Imperial College London bewiesen, daß diese Technik genügend Energie erzeugen würde, um das gesamte Gebäude zu versorgen.

Die bislang erfolgten Umsetzungen wie in Terry Farrells Green Building in Manchester, oder dem New York Sports and Convention Centre von Kohn Pedersen Fox dienen eher der Symbolik, als daß sie einen signifikanten Beitrag zum Energiebedarf der betreffenden Gebäude leisten.

Vom September 1998 bis zum August 2000 läuft ein seitens der Europäischen Kommission unter JOULE III finanziertes Förderprogramm, dessen Ergebnisse dann im Juli 2001 auf der European Wind Energy Conference & Exhibition in Kopenhagen vorgestellt werden. Das Projekt WEB (Wind Energy for the Built Environment) beschäftigt sich mit der Entwicklung eines mit Windenergie versorgten Wolkenkratzers.

Ebenfalls beteiligt ist die Universität Stuttgart, wo am Lehrstuhl für Baukonstruktion und Entwurf der Plan für ein knapp 200 m hohes Hochhaus mit drei Rotoren entsteht, deren Energieertrag den Strombedarf des 50-stöckigen Zwillingsgebäudes etwa zur Hälfte decken soll. Als weiteres Konzept wird ein vierteiliges Gebäudeensemble vorgestellt, das den Wind aus jeder Richtung nutzen kann.

Die Vorteile bestehen darin, daß sich die Windkraftanlage nicht mehr meilenweit entfernt, sondern direkt in dem Gebäude befindet, wo der Strom auch verbraucht wird. Aufwendige Kabeltrassen sind damit obsolet. Außerdem ist durch die Form des Gebäudes gewährleistet, daß die Geschwindigkeit des Windes in der Mitte – wo sich die Rotoren drehen – größer ist als außen. Computersimulationen zeigen, daß dort der Wind aufs Doppelte beschleunigt wird. Es wird sogar ein größeres Modell gebaut, mit dem das Verhalten des Rotors getestet wird. Trotzdem wurden die Pläne bislang noch nicht umgesetzt.

Ein weiteres, ähnliches Konzept hatte ich bereits in der Länderübersicht vorgestellt: Das 240 m hohe Bahrain World Trade Center von Atkins, dessen Grundstein im August 2004 gelegt wurde, und bei dem drei Rotoren von jeweils 29 m Durchmesser an Brückenkonstruktionen zwischen den beiden Türmen angebracht sind.

Die Installation der Rotoren erfolgt im März 2007 – was das Gebäude damit zum ersten weltweit macht, bei dem das Konzept der gebäudeintegrierten Windenergie tatsächlich umgesetzt wurde. Die gewonnene Energie von 1,2 MW soll 11 – 15 % des gesamten Gebäudebedarfs decken. Die Zusatzkosten durch die Integration der Windturbinen betragen weniger als 3,5 % der Gesamtkosten des Bauprojektes.

Nicht umgesetzt wird dagegen der interessante architektonische Vorschlag von 2004 zum Bau des umstrittenen Freedom Towers in New York, der an der Stelle des zusammengestürzten WTC errichtet wird.

Auf die Spitze des Gebäudes wollte das Architekturbüro Skidmore Owings Merrill eine 150 m hohe offene Käfigkonstruktion setzen, in deren Innern sich 30 Windrotoren drehen. Die sich darunter befindlichen Bauelemente sollten den Wind außerdem nach oben leiten – womit 20 – 25 % des Gebäude-Energiebedarfs hätten gedeckt werden können. Für das beratende Ingenieurbüro Battle McCarthy sei die Ablehnung dieses Konzeptes die größte Enttäuschung ihres Lebens gewesen.

Zu den neueren Plänen gehört der Skyhouse Wohnturm von Marks Barfield Architects, die auch das derzeit europaweit größte Riesenrad London Eye errichtet haben. Im Zentrum der dreigegliederten Bauwerks dreht sich ein Senkrechtachser in Form einer langgestreckten Spirale, die genügend Energie erzeugt um alle öffentlichen Bereiche des Gebäudes mit Strom und Licht zu versorgen, egal aus welcher Richtung der Wind auch bläst.

Von Mark Barfield stammt der Entwurf eines Darrieus-Baumes - einer Y-förmigen Struktur, in der auf mehreren Ebenen diverse kleine Rotoren montiert sind.

Das Architekturbüro legt mit dem Liverpool Edge building ein weiteres Projekt vor, auf dessen Dach mehrere Spiralturbinen vorgesehen sind, die rund 10 % des Gebäudebedarfs decken können.

Inzwischen haben die Architekten auch ein neues englisches Wort erfunden: Urbines – für ,urbane (Wind-)turbinen’.

Hamiltons Architects wiederum integrieren Urbinen in die Pläne für ihr Castle house (auch unter dem Namen Castlewind Tower bekannt), einem 147 m hohen, 43-stöckiges Hochhaus mit 408 Apartments in Southwark, London. Im oberen Gebäudeteil sind drei jeweils 9 m durchmessende Windturbinen installiert, die den gesamten Beleuchtungsbedarf decken sollen. Die Detailplanung wird im März 2006 festgeschrieben, Baubeginn ist im dritten Quartal 2007.

Bereits erwähnt hatte ich die ab 2005 entwickelten Windtürme von Prof. Majid Rashidi an der Cleveland State University. Die ‚Smart Energy Spires’ werden 2007 beispielsweise in die Entwürfe des ‚Agri-Tower’ integriert, der wiederum eine neue Bewegung der vertikalen Landwirtschaft repräsentiert, die zunehmend Interesse weckt.

Einige Stichworte für weitere Recherchen hierüber: Die SKYFarm vom Gordon Graff, The Living Tower von Pierre Sartoux, Konzepte von Waimond Ip oder eben die Agri-Tower Vertical Farms von Chris Jacobs, der auf die Dächer wahlweise PV-Solarheliostaten oder unterschiedliche Windkraftsysteme setzt.

Erstmals realisiert wird das Konzept im Rahmen eines 200 Mio. $ Projektes in Las Vegas. Man erwartet, mit der Vertical Farm den jährlichen Nahrungsbedarf von 72.000 Personen decken zu können. Insgesamt sollen 100 verschiedene Nutzpflanzen angebaut werden.

Die 30-stöckige Farm soll pro Jahr 25 Mio. $ für ihre Produkte einnehmen, sowie 15 Mio. $ durch besuchende Touristen. Die Planungsdetails werden 2008 erarbeitet, in Betrieb gehen soll das Gebäude dann Mitte 2010.

Ohne eine detaillierte Recherche durchzuführen kann man davon ausgehen, daß auch in anderen Ländern als den hier genannten ähnliche Konzepte verfolgt werden.

Ein weiteres interessantes Urbinen-Projekt bildet der 38-stöckige Aquarius Tower in Atlanta, in dem neben einem PV-Solardach auch Windturbinen integriert werden sollen.

Der Baubeginn ist für den Sommer 2007 anvisiert, Bauende wäre dann im Herbst 2009. Konzipiert wurde das Hochhaus von Antonio Escandari und dem Architekturbüro PFVS, technische Details sind mir noch nicht bekannt.

Bill Dunster hat seinerseits den SkyZED Flower Tower konzipiert, der in Wandsworth Roundabout, Westlondon, errichtet werden soll. Hier sind neben zwei großen Turbinen auf den beiden Dächern auch diverse kleinere zwischen den 35-stöckigen Gebäudeteilen geplant. 2007 werden die Baukosten auf 60 Mio. Englische Pfund beziffert.

Das gleiche Prinzip sollte schon 2004 beim 15-stöckigen Wharf ZED Tower in Hammersmith, ebenfalls Westlondon, umgesetzt werden – was wegen der dort gültigen Traufhöhe von maximal 5 Stockwerken jedoch abgelehnt wurde.

Eine völlige neue Hochhauskonzeption bildet die ‚Dynamic Architecture’, die in Dubai erstmals umgesetzt werden soll. Dabei handelt es sich um ein Gebäude, das seine Form durch ständige Bewegung verändert – und in der Lage ist, für sich selbst als auch für andere Gebäude elektrische Energie zu erzeugen.

Der 330 Mio. $ Entwurf des italienisch-israelischen Architekt David Fisher sieht eine 59- oder sogar 68-stöckige Kombination aus Hotel, Wohn- und Büro-Turm vor, bei dem sich jede Etage unabhängig 360° um die Gebäudeachse drehen kann, was zu einer sich ständig verändernden architektonischen Form führt. Eine ganze Drehung dauert dabei 90 Minuten.

Und während sich die unteren Etagen entsprechend der Computerprogramme einer zentralen Steuerung drehen, haben die obersten fünf Ebenen die Freiheit, ihren Ausblick mittels einer Fernsteuerung selbst zu bestimmen.

Die fast versteckt zwischen den einzelnen Etagen horizontal rotierenden 48 Windenergieanlagen (bei dem 59-Etagen Konzept), von denen jede 300 kW erzeugt, sollen zusammen mit einer Solaranlage auf dem Dach jährlich rund 7 Mio. $ erwirtschaften.

An dem Projekt sind die Mejren Group von Scheich Mejren bin Sultan, die Kriston Co., ein Entwicklungsbüro mit Sitz in Athen, sowie Gowealthy, ein Immobilien-Marketing-Unternehmen in Dubai beteiligt. Baubeginn soll Mitte 2008 sein, die Bauzeit wird mit 22 Monaten angegeben.

Sehr interessant sind auch die Entwürfe von Michael Jantzen aus Illinois, wie z.B. das Konzept eines Daches voller kleiner Windgeneratoren für die Beschattung eines offenen Schwimmbades in wüstenähnlicher Umgebung. Der Architekt arbeitet seit Jahren an der Entwicklung von Gebäuden und anderen Objekten, die ihre Betriebsenergie weitgehend aus ihrem direkten Umfeld beziehen.

Eine Besonderheit seiner Arbeit sind begehbare Konstruktionen wie eine Fußgängerbrücke aus Stahl und Aluminium, die gleichzeitig ein Windtunnel ist, um den sich fünf Roteren in unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen drehen und für eine autonome nächtliche Beleuchtung sorgen.

Die gleiche Technik – diesmal allerdings in vertikaler Form – hat Jantzen als Beobachtungsturm konzipiert, in welchem eine innere Wendeltreppe zur Aussichtsplattform aufs Dach führt. Auch hier drehen sich die fünf Roteren in unterschiedlichen Richtungen.

Abschließend komme ich zu einem sehr aktuellen Bereich, der auch ganz besonders für Investoren interessant sein dürfte – den Offshore-Windfarmen.

Danach folgen die Grenzen der Nutzung von Windenergie ...um diese Investoren nicht gleich in ihr Verderben laufen zu lassen ;-)

Weiter...