allTEIL C

Neue Designs und Rotorformen


Eine geschichtliche Gesamtübersicht aller bislang erdachten Geräte, Maschinen, Anlagen und Systeme zur Nutzung der Windenergie würde den Rahmen sogar dieses Buches sprengen. Ich werde mich jedoch bemühen, trotzdem einen möglichst umfassenden Überblick zu geben.

Im 19. Jahrhundert ergießt sich jedenfalls eine Flut neuer Ideen in die Patentämter dieser Welt, die im 20. Jahrhundert nur noch zunimmt. Umgesetzt werden allerdings die wenigsten dieser Innovationen, da im Laufe der Jahrzehnte gewisse Entwicklungspfade entstehen, die von immer mehr Entwicklern und Unternehmen beschritten werden. Ein ,Pfad’, der sich inzwischen zur ,Autobahn’ entwickelt hat, führte so zu den weltweit dominierenden Dreiblattrotoren mit Horizontallachse. Ihre Geschichte und den gegenwärtigen Stand ihrer Entwicklung und Umsetzung habe ich bereits geschildert.

Seitenpfade in der Breite von ‚Landstraßen’ führten zu den ebenfalls schon beschriebenen Savonius- und Darrieus-Rotoren, und einer der Wege, der sich gerade ‚im Ausbau’ befindet, scheint zu Augmentor-Systemen, und hier insbesondere zu den Aufwindkraftwerken zu führen. Auch diese sind schon behandelt worden.

Es wäre nun allerdings unverantwortlich, die vielen ,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 definitiv ein Schlüsseljahr darstellt - und nicht nur für mich (worüber im Teil E erzählt wird). Dabei halte ich mich weitestgehend an die Chronologie - wobei sich ähnelnde Systeme oft direkt hintereinander stehen, um die Übersicht zu erleichtern.

 

Eine sehr eigene Form der Windenergie-Nutzung bildet beispielsweise das Prinzip der Schlagflügel-Windanlage, das um 1975 herum von der Interdisziplinären Projektgruppe für Angepaßte Technologie der 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 der Vergessenheit anheim fällt.

Eine Widergeburt erlebt der Schlagflügel erst im Jahr 2007 in Form der WindWing-Anlage von Gene Kelley, über die ich weiter unten noch ausführlicher zu sprechen komme.


Marks-Patent Grafik

Marks-Patent

Vielerfinder 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 blattlosen 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 soll bereits 1968 funktioniert haben.

Marks, der auch maßgeblich an der Entwicklung von Lumeloid-Zellen beteiligt ist, erhält sein Patent 1980 (US-Nr. 4.206.396), 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-Nr. 4.433.248).

Von späteren Umsetzungen der Technologie, die ein wenig an den Kelvin-Generator erinnert, ist nichts bekannt geworden.

Eine ähnliche Technik, bei der die Windenergienutzung ganz ohne bewegte Teile auskommt, ist Inhalt eines schwedischen Vorschlags aus den Jahren 1977/78, dessen Quelle oder Hintergrund leider nicht mehr zu eruieren sind.

Beim Durchströmen des Windes durch ein Netzwerk aus Drahtseilen bzw. -stangen induziert die an den elektrischen Leitern entlang streichende, feuchte, ionisierte Luft einen Stromfluß.

Die Leistungsfähigkeit eines solchen Systems steht allerdings in keinem Verhältnis zum Aufwand, und das Projekt kommt über den Laborstatus nicht hinaus.

EWICON-Prototyp

EWICON-Prototyp

Erneut angegangen wird die Technologie an der niederländischem TU Delft, wo Wissenschaftler um Prof. Johan Smit und Dhiradj Djairam gemeinsam mit der Firma mecanoo architecten einen Prototypen namens EWICON bauen (Electrostatic Wind Energy Converter).

Djairam hatte bereits im Dezember 2008 mit dem Thema ,The Electrostatic Wind Energy Converter, electrical performance of a high voltage prototype promoviert. In seiner Arbeit nennt er den  Physiker Piet Sonneveld aus Wageningen als Urheber der Idee, die dieser schon im Jahr 2002 veröffentlicht hat. Djairam effizientester Testaufbau im Labor ergibt einen Strom von 0,8 µA bei 16 kV, was einer Leistung von 12,5 mW entspricht.

Den aktuellen Meldungen zufolge wird der neue Prototyp im März 2013 an der Universität installiert, er hat keine beweglichen Teile und ist völlig geräuschlos.

In einem großen Stahlrahmen befinden sich zahlreiche horizontal angeordneten Röhren, in denen sich Elektroden und Einspritzdüsen für Wassertropfen befinden. Die zugunsten einer niedrigeren Oberflächenspannung mit 30 % Alkohol verdünnten Tropfen sind elektrisch positiv aufgeladen und werden von den negativ geladenen Elektroden angezogen. Der durch das Gitter gehende Wind reißt die im Gestänge hängenden Tröpfchen jedoch mit, und erzeugt über das Spannungsgefälle elektrische Energie.

Die Unterhaltskosten gegenüber den bewegten Systemen sind niedriger, auch die Herstellung ist einfacher, doch im Betrieb benötigt die Konstruktion fortwährend Wasser. Außerdem muß die Anlage jedes Mal neu ‚eingeschaltet’ werden, denn für die anfängliche Aufladung der Wassertropfen ist elektrischer Strom aus einer Hochspannungsquelle nötig, der viel Energie verzehrt. Und ganz ungefährlich ist es auch nicht. Mit dem Prototypen wird ein Wirkungsgrad von 5 % erreicht, weitere Details gibt es bislang noch nicht.

 


Die meisten der neu erdachten Systeme bilden Variationen, Adaptionen oder Modifikationen bereits bekannter Techniken.

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. Auch hier ist nichts von einer Umsetzung bekannt.


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. Damit landet man sehr schnell bei der energetisch äußerst interessanten Wirbelströmung, die in Teil D noch ausführlich beschrieben wird.

Berwian Windkonzentrator

Windkonzentrator

Der Konzentrator besteht aus einem starren Kranz abgestumpfter Flügelprofile, die einwärts gebogen sind. Das Windrad selbst befindet sich etwas zurückgesetzt im freien Inneren des Kranzes. 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 bei der Beobachtung von Vogelflügeln genutzt. Die ersten Versuche erfolgen im Winter 1984/1985 an der Ostseeküste.

Doch 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.

Die Idee stammt 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. Das Projekt wird jedoch aufgegeben, als sich die Ergebnisse von Modellmessungen im Windkanal als sehr enttäuschend erweisen.


In diesem Zusammenhang interessant ist eine französische Innovation, die erstmals im September 2008 auf der GAFA in Köln vorgestellt wird.

Nheowind Rotor

Nheowind

Die Anfang 2006 gegründete Firma Nheolis 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.

Im Jahr 2009 erhält Nheolis die Goldmedaille des EEP Award of the European Environmental Press für hervorragende Fortschrittsleistungen in der Umwelttechnik. Zahlreiche weitere Auszeichnungen folgen.

Bereits lieferbar ist das 3,5 kW Modell Nheowind 3D 100 Custom, zwei weitere Modelle sind ab September 2009 verfügbar: 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).

Später werden die Rotorblätter insofern weiterentwickelt, daß sie nun auch eine spiralige Komponente erhalten. Außerdem wird ein entsprechend optimiertes Modell Nheowind 3D 150 (85 kW, 3-Blatt-Rotor, Durchmesser 6 m, Blattlänge 6 m, Material GFK, Gewicht 7000 kg).auf den Markt gebracht.

2010 gründet das Unternehmen ein Produktions-Joint Venture mit der Firma Xiamen Kehua Hengsheng Co. Ltd., einem der führenden Hersteller von USV-Geräten in China.

Ab September 2012 können die Rotoren auch in allen Farben des Regenbogens geliefert werden, was eine Individualisierung ganz nach Geschmack bzw. Corporate Design bedeutet. Auch Logos, Stadtwappen oder die Teamfarben des Lieblingsclubs können appliziert werden, um Sympathie zu erwecken und eine demonstrative Außenwirkung zu erzielen.


Über den Schlitzblatt-Rotor des irakischen Erfinders Tahsin Al-Majed (aka Mahmood Hajem) werde ich separat noch ausführlicher 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 verwiesen, der sich auf meiner privaten Webseite befindet. Außerdem kann man im Archiv die Ergebnisse einer Theoretisch-Numerischen Untersuchung des Hermann-Föttinger-lnstituts der TU-Berlin nachlesen, in welcher 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 eine EU-Patentanmeldung folgt.

In meiner Solarmanufaktur in Damaskus stellen wir verschiedene Modelle her, mit denen empirisch geklärt werden soll, welche Bauweise die jeweils besten Resultate für die wichtigsten Anwendungsbereiche Windenergie, Ventilation und Propellerbau erbringt.

Schlitzblattrotor auf dem 2. OSZ Berlin

Schlitzblattrotor
(2. OSZ Berlin)

Durch Herrn Siegmund Ewert vom 2. Oberstufenzentrum (OSZ) in Berlin-Spandau beginnt eine langjährige Beschäftigung der Auszubildenden mit der Schlitzblatt-Technologie, die später auch von Ewerts Nachfolger Harald Sterzenbach fortgeführt 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 sind.

Im Zuge der Vermessungen im Windkanal erbringen die Schülerinnen und Schüler des OSZ den Nachweis, daß durch die Implikation eines Schlitzes in einem flachen, unprofilierten Rotorblatt ein Leistungsplus von rund 30 % erreicht wird - im Vergleich zu einem identischen, aber 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 gestaltete Innovation vom Designpreis Schweiz in Solothurn 1991 mit einer ,Auszeichnung für herausragendes Design’ geehrt. Im selben Jahr erhalte ich das Europäische Patent für den Schlitzblattrotor (EP-Nr. 0295353).

Der weitere Verlauf der 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, welche die Entwicklung bis zur Produktreife und die anschließende Vermarktung des Systems durchführen sollte.

Inzwischen habe ich das Patent bewußt auslaufen lassen – womit diese Schnittstellen-Technologie nun ‚open source’ ist und von jedermann frei genutzt werden kann. Es ist für mich sehr befriedigend festzustellen, daß dies auch tatsächlich geschieht.

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 durchführt. Im Kurs des Jahres 2007/08 mit dem Schwerpunkt Nutzung regenerativer Energieformen wird auf dem Gelände der Peter-Lenné-Schule, dem Sitz der Landesstelle, gemeinsam mit den Teilnehmern des Kurses ein Windrad mit geschlitztem Rotorblatt errichtet und dokumentiert (pdf, 8 Seiten).

Im November 2008 veröffentlicht Herr Sterzenbach ferner einen präzisen und gut bebilderten Artikel (pdf, 14 Seiten), in dem er die Konstruktionsprinzipien für den Selbstbau eines in der Praxis erprobten Schlitzflügels beschreibt. Bis hin zu einem Schnittmuster findet man hier alles, um selbständig geschlitzte Rotorblätter herstellen zu können!

Ebenfalls 2008 gelingt es dem irakischen Erfinder, ein neues Patent zu erhalten, indem er die vordere Blatthälfte perforiert (Divided blade rotor, US-Nr. 7.396.208, beantragt 2006). Da man aber noch nicht abschätzen kann, ob dies tatsächlich zu einer noch höheren Effizienz führt, empfehle ich auch weiterhin die Konzentration auf den Schlitz als das wesentliche innovative Element des neuartigen Rotorblattes.

Funktion des CNR-Flügels Grafik

Funktion des CNR-Flügels
(Grafik)


In diesem Zusammenhang ist auch sinnvoll, auf eine weitere interessante 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.

Hierzu 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.

Auf der Abbildung kann man gut die Funktionsweise des Systems erkennen.

Das Patent unter dem Titel Luftschraube mit Tandemprofil und Abströmkanal wird 1991 von einem Dieter Schulz aus Saulgau beantragt (DE-Nr. 4134062, erteilt 1997, erloschen 2000).

Eine andere Form von Schlitz geht auf Jacob Bitsadze aus Tbilisi in Georgien zurück, der sein  Vacuum Aviawing genanntes Rotorblatt im Jahr 2003 unter dem Titel Turbine with jet cuts anmeldet, vermutlich in seiner Heimat (Nr. 4192/01/-003).

Hier haben die Blätter Schnitte, die Hohlräume in ihr Inneres öffnen, wodurch die Luft -oder Wasserströmung auch innerhalb der Klinge einen Druck aufbaut.

Roskey-Patent Grafik

Roskey-Patent
(Grafik)

Komplexere Varianten sollen auch für Jet-Turbinen sinnvoll sein. Ich muß allerdings gestehen, daß ich nicht verstanden habe, was diese Effekt bewirken soll.

Schon etwas leichter nachzuvollziehen ist das 1996 von John E. Roskey aus Carson City, Nevada, eingereichte Patent eines Windkraftwerks, das an den als Tragflächen gestalteten Anlagen ein Unterdruck-System impliziert, um den Bernoulli-Effekt zu nutzen und eine eng anliegende Strömung zu verursachen (US-Nr. 5.709.419, erteilt 1998).

Das Wesentliche an dieser Technologie sind Einbuchtungen, Klappen oder andere Einrichtungen an den Tragflächen, die Unterdruckbereiche hervorrufen. 


Das Jahresthema 1993 des renommierten Japanischen Designwettbewerbs lautet im ‚Wind’. Es ist daher nicht verwunderlich, daß sich Designer aus der ganzen Welt mit neuartigen Umsetzungen in einer Weise beschäftigten, die über das Tagesgeschäft konventioneller 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 bislang 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 auch im Bereich des Mikro Energy Harvesting (s.d.).

Ecocoon Grafik

Ecocoon (Grafik)

Bislang gleichermaßen nur auf dem Zeichenbrett befindet sich ein Entwurf Ecocoon des Architekten Vincent Callebaut aus Paris, ein Öko-Konzept, das eine Mischung zwischen urbanem Wohnen und Windstromversorgung repräsentiert und eine Auftragsarbeit für die Veranstaltung Watt’s in the Air? der Firmen APCI und EDF darstellt.

Das auf 13,2 Mio. € kalkulierte Gebilde, das besonders für hoch belastete Landschaften gedacht ist, bildet eine riesige Batterie, in welcher Flora und Fauna zusammenleben können, und in der ein Teil der gespeicherten Windenergie verwendet wird, um die Abfallprodukte zu recyceln und die verschiedenen natürlichen Elementen wie Luft, Wasser und Erde zu regenerieren.

Der im Boden verankerte Kokon hat auf seiner gesamten Außenfläche von 6.600 m2 ,Haare, die zum einen Kohlenstoff-Katalysatoren sind, um Wasser zu erzeugen, indem sie Wasserdampf sammeln, und zum anderen Licht und Wärme bereitstellen, durch die Umwandlung von Luftschwingungen in elektrische oder elektrostatische Energie durch Reibung.

Ein ähnliches Konzept, bei dem 1,8 m lange stangenförmige Windenergie-Wandler aus Kohlefasern, die in Abständen von 30 cm voneinander plaziert sind, als Gebäudefassade fungieren, wird von den Designern Julien Rousseau, Luca Battaglia und Ulisse Gnesda aus Frankreich unter dem Namen Waltz of the Wind bei der eVolo Skyscraper Competition 2009 eingereicht, wo es auch eine ,Lobende Erwähnung erhält.

Die flexiblen Stangen schwingen mit dem Wind und schützen den Innenraum vor direkter Sonneneinstrahlung, was die Klimatisierungskosten senkt.

Windstalk Grafik

Windstalk (Grafik)

Ein Jahr später kommt der gleiche Ansatz wie bei dem Biotech-Energiefeld international in die Presse, und zwar als Beitrag der Designer Darío Núñez Ameni und Thomas Siegl vom New Yorker Atelier DNA zur Land Art Generator Initiative vom August 2010.

Bei diesem internationalen Designwettbewerb am Arabischen Golf geht es um die künstlerische Umsetzung erneuerbarer Energietechnologien. Das konzipierte Projekt namens Windstalk – das übrigens den 2. Platz belegt – besteht aus einen Wald aus exakt 1.203 gigantischen Halmen mit einer Länge von jeweils 55 m und einem sich nach oben verjüngenden Durchmesser von 30 cm unten, bzw. 5 cm oben, die im Wind hin und her schwanken und dabei genug Strom für 5.000 Haushalte liefern.

Die Karbonfaser-Halme, die am Boden in 20 – 30 m durchmessende Beton-Halterungen mit piezoelektrischen Elementen verankert sind, erzeugen den Strom ganz ohne drehende Rotoren und Generatoren. Ihre obersten 50 cm Länge sind mit LEDs versehen, die mit zunehmender Windstärke auch immer heller leuchten. In den Sockeln sollen sich übereinander mehrere Speicherkammern befinden, die anteilig mit Wasser befüllt als kleine Pumpspeicherwerke für Flautenzeiten agieren sollen. Es ist allerdings fraglich, ob die Entwickler für ihren unkonventionellen Windpark Investoren finden.

Im Mai 2014 folgt der Vorschlag ammophila des Designers Murtada Alkaabi aus Holland, bei dem es sich um eine weitere Fassade mit windbewegten und stromerzeugenden Elementen handelt.


Zurück zu dem Designwettbewerb von 1993: Zwei Designer aus Brasilien, Edilson Shindi Ueda und Kazuhiro Ueda, beteiligen sich mit einer Art Windbaum daran. Dabei gehen sie vom Beispiel hochwüchsiger Dschungelbäume aus, die vom Wind bewegt stark oszillieren.

Bei ihrem 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 her der schwankenden Bäume setzt sich dadurch auf die Hydrauliken um, wo der Strom produziert wird. Dasselbe Team schlägt allerdings 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 ... und 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. Das Projekt wird aber nie umgesetzt.

Steffens-Rotor Grafik

Steffens-Rotor
(Grafik)


Im Jahr 1996 meldet der Diplom-Designer Philipp Steffens aus Wuppertal den Einbau von Vertikal-Achsen-Windkraftanlagen in Hochspannungsmasten zum Gebrauchsmuster an (DE-Nr. 29610237, erloschen 2000).

Interessanterweise sollen dabei Flettner-Rotoren zum Einsatz kommen.

Als besondere Vorteile werden die direkte Erschließung, optimaler Blitzschutz, günstige Errichtung, leichte Erreichbarkeit und der nicht erforderliche neue Landschaftsverbrauch aufgeführt.

Steffens, später in Köln ansässig, verfolgt das Konzept im Rahmen seiner Firma Steffendesign zwar weiter, geht nun aber von einem Savonius-Rotor aus. Umgesetzt worden ist allerdings weder das eine noch das andere.


Die Idee lebt 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 – wobei von sogar 270.000 infrage kommenden Masten geredet wird. Allerdings bleibt es auch diesmal wieder bei Plänen ohne Umsetzung.

Sterben will Idee aber keineswegs - und so begegnet sie uns 2009 wieder, als in Frankreich 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 damit 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 Feldversuche durchgeführt werden (u.a. 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. 2005).


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

Andere, ähnliche Senkrechtachser habe ich bereits in dem enstprechenden Kapitelteil vorgestellt (s.d.).

Im Jahr 1999 wird im belgischen Rivesaltes das Unternehmen Gual Industrie gegründet, und 2002 gewinnt die Innovation den Alfred SAUVY-Preis.

Titelseite der Popular Science vom November 1935

Popular Science (1935)

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/h funktionieren.

Das Unternehmen bietet 2007 zwei Modelle an, die 800 kg wiegende StatoEolian GSE 4 mit einem Durchmesser von 4 m und einer Höhe von 1,5 m, die bis zu 10 kW leistet – sowie die StatoEolian 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 sehr ähnlich aussehendes System, bei dem der Rotor allerdings außen sitzt, fand ich übrigens auf dem Titelbild des US-Magazins Popular Science vom November 1935.


Im Jahr 1997 läßt sich der deutsche Windexperte Dipl.-Ing. Herbert A. Beuermann einen völlig neuen Typ von Windkraftwerk patentieren, den er Wind-Solar-Generatoranlage nennt (DE-Nr. 1997217984, erteilt 1998).

Statt Blättern hat die vertikal rotierende Anlage halbkugelförmige Schalen, die den Wind einfangen, ähnlich wie ein riesiger Anemometer. Die Halbkugeln drehen sich auf Kugellagern um einen Stahlturm, und sind mit einem patentierten Ringgenerator verbunden. Außerdem sind sie mit Photovoltaikzellen bedeckt. Zum Einsatz kommen sollen die Anlagen als mobile oder stationäre Energieinseln.

Nach diversen Experimenten liefern auch die Tests im Hochland des südspanischen Alicante mit 4,5 m hohen Modellen, die Halbkugeln von 1 m Durchmesser besitzen, zufriedenstellende Leistungen. Leider scheint es davon keine Fotos oder genauere Daten zu geben. Die hier geyeigte Abbildung ist eine Montage und soll eine 150 m hohe 3 MW Anlage darstellen, deren Halbkugeln einen Durchmesser von 30 m haben.

Im Juni 2007 wird bekannt, daß sich die in Randburg, Südafrika, beheimatete und 2005 gegründete Firma Aquaculture Alternative Energies Pyt. Ltd. (AAE) von Peter Grossmann die Lizenzrechte an der hemisphärischen Technologie gesichert hat. Das Unternehmen will ebenso dachbasierte EnergieInseln mit 12 – 625 kWh Ertrag pro Tag entwickeln und anbieten, wie auch Halbkugel-Türme mit einer Energieerzeugungskapazität von bis zu 15 MW.

Die Dacheinheit für den Hausgebrauch, die innerhalb von acht Monaten auf den Markt kommen soll, wird etwa 150.000 Rand kosten. Für die Windtürme wird mit einer Zeit von 18 Monaten gerechnet.

Statt dessen gibt es jedoch einige Jahre der Stille, bis man im Januar 2011 erstmals wieder etwas von Beuermanns Hemisphären-Kraftwerk hört. Diesmal ist es die von ihm zwischenzeitlich gegründete Firma Innovativ AG, die sich als Geschäftspartner für geräuschlose 10 MW Wind/Solar-Hochleistungskraftwerke mit Wasserstoffspeicherung für alle Onshore- und Offshore-Anwendungen präsentiert.

Eine sogenannte Home Power Stations HK12 soll Energie aus Sonne und Wind gleichzeitig ernten und in einem großen 24 V Batterieblock mit 1.000 Ah speichern. Die kompakten und transportablen Geräte sollen bereits als Boden-, Dach- und Mobilsysteme mit einer Tagesleistung von 14 - 280 kWh hergestellt werden. Bislang ist es mir aber nicht gelungen, dies zu verifizieren.

Nach einer mehr als 10-jährigen Forschung- und Entwicklungsphase sollen nun aber auch die Turmkraftwerke mit einer Leistung von über 10 MW bereit sein für die Produktion, bei denen eine Jahresenergiemenge von 70 Mio. kWh versprochen wird.

Im März 2013 kommt die Sache erneut in die Presse. Nun wird ein 210 m hoher Turm beschrieben, um den sich vier Halbkugelpaare von je 30 m Durchmesser drehen – allerdings in Zeitlupe. Bei einer Windgeschwindigkeit von 70 km/h würde der Rotor nur vier Umdrehungen pro Minute machen. Dabei entwickelt das Windkraftwerk aber ein Drehmoment, das der Kraft von 12.000 Porsche- Cayennes entspricht, wie Beuermann bildhaft erklärt. Zusätzlicher Strom entsteht aus der Sonnenenergie, bei der pro Hemisphäre eine Fläche von 1.400 m2 nutzbar ist.

Das Hemisphären-Kraftwerk soll Windgeschwindigkeiten von bis zu 180 km/h vertragen. Da die Innovation besonders für die Subtropen gedacht ist, wo Hurrikane und Taifune mit Windgeschwindigkeiten bis 300 km/h auf treten, hat sie auch dafür eine Lösung. Bei Bedarf fahren die Halbkugeln den Turm hinunter und verbergen sich am Boden vor den zerstörerischen Windkräften. Der Bericht endet mit der Aussage, daß die europäische Windkraftindustrie bisher kaum Interesse an dem neuen Konzept gezeigt hat. In Afrika hätten sich dagegen sechs Länder für eine Kaufoption für 80 Kraftwerke in Höhe von 800 Mio. € entschieden. Bislang scheint sich diesbezüglich aber noch nichts getan zu haben.

Auf Beuermann geht übrigens auch der Vorschlag zurück, scheibenförmige Zeppeline in 400 m Höhe zu stationieren, wo ein konstanter Wind von mindestens 70 km/h bläst. Auch diese Schwebekraftwerke sind mit Halbkugeln als Windfängern ausgestattet (s.d.).


Im Januar 1998 stellt der Bildhauer und Erfinder Josef Moser aus dem bayerischen Pretzen bei 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. Die deutschen Patente, auf die dort, ebenso wie in den Europapatent Nr. 304020 aus dem gleichen Jahr, verwiesen werden, habe ich bislang nicht finden können.

Moser mit Kreuzblattrotor

Moser mit Kreuzblattrotor

Mosers hier abgebildete Einflügler-Windkraftanlage, die bei einer Höhe von 200 m bis zu 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.

Zusammen mit dem Soziologen Heinrich Lewing verbessert Armin Witt aus München im Jahr 2000 Mosers Entwürfe. Das Ergebnis ihrer monatelangen Bemühungen ist eine innovative, zugleich optisch kuriose Windkraftanlage, die bei doppelter Leistung nicht mehr kosten soll als handelsübliche Winkraftanlagen, und zugleich als Kunst aufgestellt werden kann.

Leider scheint es bislang noch nicht zu ernsthaften 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 im Jahr 2008, als die kanadische Firma BRI Energy Solutions Lts. unter dem Label VBINE Energy  an 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 diese 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.

Was ich selbst gut nachvollziehen kann, denn ein entsprechendes Modell, das in der Nähe des Berliner Bahnhofs Ostkreuz steht, hat sich im Laufe von über 10 Jahren, in denen ich immer wieder daran vorbeigekommen bin, kein einziges mal gedreht.

Fisch-Rotor Grafik

Fisch-Rotor (Grafik)


Im Jahr 1999 entwickelt der deutsche Wirbelforscher Alfred Evert einen sogenannten Fisch-Rotor, um dessen fischförmigen Körper mittels Leitblechen, einem ringförmigen Tragflächenprofil und dazwischen angebrachten, angestellten Stegen eine Drallbewegung erzeugt wird.

Mittels Düseneffekt, Sogwirkung und dem höheren statischen Druck der Umgebung ergibt sich am ‚Schwanz’ des Fisches eine verstärkte Drallströmung, womit dort eine höhere 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. Eine Umsetzung ist bislang noch nicht erfolgt.


Die 1988 als Ingenieurbüro von Jochen Twele gegründete Berliner Firma Südwind GmbH, ein Spin-of der TU-Berlin, 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.

Das Projekt wird jedoch eingestellt, als die Nordex SE im Jahr 2001 die insolvente Südwind übernimmt.


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 1995 gegründeten Lübecker Firma Dewind AG, welcher im Jahr 2000 als Konzeptstudie vorgestellt wird, und auch prompt 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.

Seit 2009 ist DeWind Teil der internationalen Marine-Technologiegruppe Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co. Ltd. (DSME), die ihren Sitz in Seoul, Südkorea hat.

Das angesagte Ziel ist es nun, zum führenden Betreiber auf dem enstehenden Markt für Offshore-Windenergieanlagen zu werden – allerdings nur mit äußerst konventionellen horizontalen 3-Blatt-Designs.


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.

Schlaufen-Rotor Modell

Schlaufen-Rotor

Für mich ist besonders interessant, daß das Patent (Nr. EP 1196696, erteilt 2003) unter dem Namen Rotor mit gespaltenem Rotorblatt läuft – möglicherweise deshalb, weil Bannasch Ende der 1980er Jahre Assistent von Prof. Rechenberg war, als ich diesem 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 5 - 8 %.

Der Schlaufen-Rotor wird auch von der Projektgruppe ‚Ultra-Leicht’ an der Hochschule Magdeburg untersucht.

Auf einer Zeichnung dient das auch Bionic Rotor genannte Teil sogar schon als Antriebspropeller für ein modernes Kleinstflugzeugs. Dieses bionisch inspirierte Ultraleicht-Flugzeug wird von Prof. Ulrich Wohlgemuth entwickelt, befindet sich bislang aber erst im Designstatus, ohne daß etwas von einem Projektfortschritt zu vernehmen ist.

Gedayc

Gedayc-Rotor


Im November 2009 berichten die Fachblogs von einer weiteren Rotorversion, die dem Schlaufenrotor sehr ähnlich sieht. Wobei in den publizierten Grafiken auch eine ,Photoshop-Version auffällt, bei der die vier Blattschlaufen durch Lenkdrachen ersetzt sind – um dem Betrachter die Funktionsweise näherzubringen.

Die Innovation mit dem Namen Gedayc (Generador Eolico De Aspas y Cometas) geht auf den in Granada lebenden, spanischen Industriedesigner und Windsurfer David Sarria Jiménez zurück, und soll 50 - 60 % mehr leisten, voraussichtlich fünf Mal billiger, und dazu auch noch schneller und einfacher zu installieren sein als herkömmliche Turbinen.

Mit Hilfe einer Förderung durch die Andalucian Department of Innovation, Science & Companies, Innovation and Development Agency baut Kimenez ein Mini-Modell aus Glasfaser- und Kohlefaster-Werkstoffen, von dem es jedoch keine weiteren Details oder Abbildungen gibt.

Das Ganze Projekt ist inzwischen wohl eingestellt worden, und auch die Seite, welche die Technologie damals vorangetrieben hat, scheint inzwischen nicht mehr zu existieren.

Was nicht verwunderlich ist, da sich die versprochenen vollmundigen Leistungen wohl ebenso wenig halten ließen, wie die angekündigten Preise.

Dela-Rotor

Dela-Rotor


Man darf gespannt sein, ob nun die Maschinenbau-Firma Dethloff & Lange GmbH aus Neubukow, nahe Rostock in Mecklenburg-Vorpommern, mit ihrem ebenfalls schlaufenförmigen Dela-Rotor mehr Erfolg hat.

Immerhin hat das Unternehmen ihre 1. Anlage bereits 2011 in Cottbus aufgestellt, und seitdem im Laufe von drei Jahren noch mehrere weitere im näheren Umkreis.

Ein 3-Blatt Dela-Rotor in Lehnendorf, dessen Leistungsdaten auf der Firmenhompage veröffentlicht sind, hat einen Durchmesser von 4 m, eine Achslänge von 2,5 m, und wiegt 290 kg. Als Nennleistung werden 2,7 kW bei 10 m/s angegeben.


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.

Konzept von Windturbinen auf Hochhäusern von 1933

Konzept (1933)

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 sollen.

Interessanterweise gibt es eine Grafik in dem US-Magazin Science and Machanics aus dem Jahr 1933, auf der Systeme abgebildet sind, die dem Stormblade-Konzept ausgesprochen ähnlich sehen. Diese Windkraftanlagen sollten damals an den Spitzen der Hochhäuser montiert werden, was m.W. jedoch nie verwirklicht wurde.

Ebensowenig scheint es Jovanovic bislang gelungen zu sein, über den Designstatus hinauszukommen.


Im Dezember 2002 wird in Boulder City, Nevada, die Firma Wind Sail Receptor Inc. (WSR) gegründet, um ein neuentwickeltes Rotorblatt-Design zu vermarkten, das sich vor allem durch seine geringe Größe und die gedrungene Form auffällt. Für die leichten und kompakten Blätter werden Polyurethan-Rohstoffe von Bayer Materialscience verwendet.

Im Jahr 2005 melden die Erfinder Richard A. Steinke aus Boulder City, sowie John K. Mcguire aus LasVegas, das entsprechende Patent an (US-Nr.  7.309.213, erteilt 2007).

Bis Test in großem Maßstab durchgeführt werden können, dauert es allerdings noch bis zum März 2009. Dabei zeigt sich, daß der neuartige Rotor die dreifache Effizienz bestehender Anlagen hat, wie sich die Innovatoren ausdrücken. Während Testfahrten auf einem Lastwagen mit einem 180 cm durchmessenden 4-Blatt-Rotor werden 20 Stück 200 W Lampen betrieben, was eine Effizient von 65 % impliziert. Mit 6 Blättern sollen sogar 90 % erreicht werden können.

Aufbau einer WSR-Anlage

Aufbau einer
WSR-Anlage

Im Februar 2010 erhält WSR die Genehmigung des Stadtrats von Boulder, um ein Modell auf städtischem Gelände zu errichten – im Gegenzug für die Lieferung von 1 MW Strom aus der Turbine.

Eine Umsetzung erfolgt deshalb nicht, weil es nicht gelingt, einen passenden Generatorzu finden, der schon bei langsamen Drehzahlen Strom produziert.

Im Oktober unterzeichnet Wind Sail eine Absichtserklärung mit der Firma WindPower Innovations Inc. aus Phoenix, Arizona, welche die patentierte moderne und weitgehend lautlose Windkraftanlage nun produzieren will.

Dem Unternehmen zufolge würde eine 1 MW Anlage mit WSR-Rotor nur rund 1 Mio. $ kosten, während die gege4nwärtigen, marktüblichen Modelle mit etwa 1,5 Mio. $ und mehr zu Buche schlagen. Die beiden Unternehmen beabsichtigen daher, eine strategische Allianz zu bilden.

Im Laufe des Jahres 2011 werden in Boulder City, aber auch in Belgien und in China Prototypen errichtet, und im Dezember meldet die Firma, daß sie bereits Tausende Bestellungen vorliegen hätte. Nun soll die Anlage ab Januar 2012 für einen Preis von rund 25.000 $ lieferbar werden. Was dann auch die bislang letzte Nachricht ist, die es über dieses Projekt zu hören gibt.

Ich denke, ein Rotor, der aussieht wie ein gigantisch vergrößertes Kinder-Windrad, wird es nicht leicht haben...


2003


Das Jahr 2003 scheint für Innovationen auf dem Windsektor besonders attraktiv zu sein, weshalb die ich die vorliegende Auflistung ab hier auch nach Jahren unterteile. Es lohnt sich.


Das holländische Unternehmen Venturi Wind BV & Aerolift Patent BV entwickelt im Jahr 2003 eine neue und fast lautlose Windturbine, die insbesondere in bewohnten Gebieten eingesetzt werden soll.

Venturi Rotor

Venturi Rotor

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 soll eine deutlich höhere Effizienz erreicht werden 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 das Betzschen Gesetz eigentlich erlaubt (demnach maximal 59 % der Windkraft umsetzbar sind).

Das 30 kg schwere Gerät ist für 12/24 V ausgelegt, und 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 nun im Jahr 2005.

2008 taucht die Innovation als Produkt der schwedischen Firma Huvudkontor Home Energy AB aus Malmö erneut in der Presse auf – diesmal unter dem Namen Energy Ball, und mit nur minialen Änderungen des Designs.

Zwei Modelle stehen zur Verfügung: ein 0,5 kW Energie-Ball V100 mit einem Durchmesser von 110 cm und einem Preis von knapp 30.000 Schwedischen 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.

Bei späteren Updates ist von der Firma nicht mehr zu finden, auch wenn verschiedene Fotos belegen, daß eine ganze Reihe dieser Anlagen verkauft worden sind.


Ebenfalls 2003 fördert die California Energy Commission den Erfinder Douglas Spriggs Selsam mit 75.000 $, damit er den 3 kW Prototypen einer von ihm erfundenen, einachsigen mehrfach-Rotor-Windturbine bauen und testen kann.

Die Besonderheit der Turbine besteht darin, daß sich hier gleich mehrere Rotoren – in relativ weitem Abstand voneinander – auf derselben Achse drehen, wobei diese auch noch flexibel im Wind schwingen kann.

Die Idee hierzu kam Selsam bereits während seiner Studienzeit an der University of California in den frühen 1980er Jahren, und ernsthaft daran zu arbeiten begann er 1999. Sein erstes Patent trägt den Titel Serpentine wind turbine, und beinhaltet eine schier endlose Zahl möglicher Umsetzungsvarianten (US-Nr. 6.616.402, beantragt 2001, erteilt 2003).

Selsam Superturbine

Selsam Superturbine

In den nächsten Jahren folgen diverse weitere Patente. Im Vergleich zu konventionellen Windkraftanlagen soll die Schlangen-Turbine mit ihrer flexiblen Achse aus Karbonfaser-Materialien um 90 % weniger Material benötigen, insbesondere wegen des Wegfalls des sonst meist erforderlichen Turmes.

Schon bald darauf leistet eine Prototyp-Anlage mit sieben 2,1 m durchmessenden Rotoren 5,3 kW, was Selsam als Weltrekord betrachtet und verkündet. 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 fast schon erschlagende Menge an Fotos belegt die langjährige engagierte Arbeit des gesamten Teams. Kommerziell angeboten wird bereits ein ST 1.2 American Twin Dual-Rotor mit einer Leistung von 1 kW.

Selsam Ballon-Turbine

Selsam Ballon-Turbine

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 auch international häufiger in die Presse kommt.

Dies geschieht im Grunde erst, als die Erfindung von dem US-Magazin Popular Science zur ‚Invention of the Year 2008’ gekürt wird.

Immerhin hat die Firma Selsam Innovations aus Fullerton bis zu diesem Teitpunkt 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 gesamte System als einfach zu montierenden Bausatz direkt bestellen.

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

Wirtschaftlichen Erfolg scheint der Erfinder aber noch immer nicht zu haben.


Mitte 2003 wird auch die Aeroturbine von Wiliam ,Bil’ Becker erstmals öffentlich vorgestellt, eine Entwicklung an der University of Illinois in Chicago, die nun von der Firma Aerotecture International Inc. aus Park Forrest, Illinois, vermarktet werden soll.

Das System läßt sich senkrecht wie waagrecht betreiben, ist sehr leise und nutzt so gut wie jeden Windhauch. Schon in Oktober werden zwei Rotoren auf einer Anwaltskanzlei in Round Lake installiert, gefolgt von diversen weiteren Einzelprojekten im Gebiet des Bundesstaates Illinois.

Anfang 2006 werden Pläne bekannt, denen zufolge der Stararchitekt Helmut Jahn in seinen neuen Entwürfen auch waagrecht auf dem Dach liegende Aeroturbine-Windgeneratoren integrieren will.

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

Im April 2007 melden die Blogs, daß Aerotecture bereits zwei Modelle der Aeroturbine anbietet: das 15.000 $ teure Modell 510V mit 1 kW bei 48 km/h Windgeschwindigkeit, sowie das Modell 520H mit 1,8 kW, das 21.000 $ kosten soll (wobei die Buchstaben vermutlich für vertikal bzw. horizontal stehen, und die Preise zu diesem Zeitpunkt noch Schätzpreise sind).

Immerhin hat das Unternehmen bereits erste Anlagen an ein paar Teststandorten rund um Chicago installiert, wie beispielsweise im August 2006 auf dem Dach der Near North Apartments, einer von Murphy/Jahn Architects entworfene Wohnsiedlung im Mercy Lakefront Wohngebiet.

Die Geometrie und Ausrichtung des Gebäudes wurde speziell entwickelt, um die Geschwindigkeit des Windes zu erhöhen, während dieser über das Dach strömt, womit die acht horizontal montierten 520H Aeroturbinen ein schönes Beispiel der gebäudeintegrierten Windenergietechnik bilden.

Später bietet Aerotecture die Modelle 610V und 712V an, die beide vertikal ausgerichtet sind. Zwei dieser 610V Anlagen werden im Dezember 2008 auf der Katamaran-Fähre San Francisco Hornblower Hybrid installiert (s.u. Elektro- und Solarschiffe III), die allerdings schon im Herbst 2009 durch zwei spiralige 2,5 kW Savonius-Rotoren aus versteiftem Aluminium der Firma Helix Wind ausgetauscht. Zu diesem Zeitpunkt scheint es die Aerotecture International Inc. schon nicht mehr zu geben, denn die letzten Meldungen des Unternehmens von Ende 2008.


Nach immerhin 23 Jahren Entwicklungszeit betrachtet der Australier Arthur Benjamin O’Connor aus Sunbury seine Hush Turbine im Jahr 2003 als endlich ausgereift.

Hush Turbine

Hush Turbine

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 bei einem Durchmesser von 5 m sogar schon 100 kWh eingefahren werden können.

Eine 5 m Testanlage auf einem 18 m hohen Mast in Diggers produziert ab September 2003 genug Strom um mehrere Häuser oder eine kleine Fabrik zu versorgen.

Die international zum Patent angemeldete Hush Turbine, als deren Miterfinder ein Tom Lundgaard Pedersen aus South Yarra genannt wird (z.B. US-Nr. 20030223585), 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 tatsächlich 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 nun, mit seiner neu gegründeten Firma O’Connor Wind Energy Pty Ltd. die Anlage ab September 2007 auf den Markt zu bringen, das Modell von 1 m Durchmesser soll etwa 7.000 $ kosten.

Auch hier läßt sich nichts finden, was nach einer erfolgreichen Kommerzialisierung aussieht - und weder von dem Erfinder, noch von seiner Flüsterturbine ist später wieder etwas zu hören.


Im Jahr 2003 beginnt auch ein Nobuhiro Murakami 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 den spiralförmigen Lamellen versehen.

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

Ich behandle dieses System ausführlicher in der Länderübersicht Japan, wo die Geschichte auch etwas anders erzählt wird (s.d.).


Ebenfalls 2003 beginnt das neugegründete japanische Unternehmen Loopwing Co. Ltd. mit Windkanalversuchen an dem 1 m durchmessenden Modell eines selbstentwickelten, besonders leisen Rotors, die am National Institute of Advanced Industrial Science and Technology durchgeführt werden.

Loopwing-Rotor

Loopwing-Rotor

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 2,85 m (Modell 2850 mit 2 kW), und später von 4,8 m (Modell 4800 mit 5,1 kW) auf den Markt kommen sollen, wobei das große Modell dann auch 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 - wenn der Wind geht, um dann 3,5 Minuten lang herumzufahren.

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

Überraschenderweise taucht der Rotor im September 2010 erneut in den Blogs auf, wobei diesmal von einem Produkt aus Korea geredet wird, während das involvierte Unternehmen unter dem Namen Loopwing Korea firmiert.

Neben der µ-Serie, die der obigen Abbildung entspricht und im Fall des Modelltyps 6670 bis zu 11 kW leistet, wird nun auch noch eine stärkere Baureihe Theta 1500 angeboten, deren Rotor einen Durchmesser von 150 cm hat, und die mit einem zusätzlichen PV-Paneel verbunden ist. Unter dem Namen Tronic soll das System als autonome Straßenlampe fungieren.

Doch auch diesmal ist dem Entwurf kein langes Leben beschieden, jedenfalls hört man anschließend nichts mehr davon.

 

Ab 2003 wird in den USA ein neu patentiertes SpiralMax Turbo Exhaust Tube vertrieben (US-Nr. 6.536.420, angemeldet 1999). Erfinder ist ein Theodore Y. Cheng.

Spiral-Max Auspuff-Rotor

Spiral-Max

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 1996 gegründete 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 allerdings 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 $, günstigere Modelle gibt es bis ru nd 40 $.

Auch hier ist später nur noch herauszufinden, daß die Firma zwischenzeitlich aufgelöst wurde.


Ebenso im Jahr 2003 wird die australische 2-Mann-Firma Katru Eco-Inventions Pty Ltd. in Baulkham Hills, New South Wales, gegründet, die mit der Katru Eco-Energy Group Pte Ltd. auch einen Ableger in Singapur hat.

In späteren Jahren wird versucht, ein recht seltsames Teil namens IMPLUX-Turbine zu vermarkten, das auf den Erfinder und Gründer Vaheisvaran (Varan) Sureshan aus Sydney zurückgeht und auf einem sogenannten ,Fluid Dynamic-Gate, basiert. Die 2007 von dem Maschinenbau-Ingenieur erdachte Anlage wird 2008 patentiert (US-Nr. 7.400.057, angemeldet 2007; vgl. AU-Nr. 2004907279, angemeldet 2004). Auch ein Patent unter dem Titel Omni-directional wind power station wird 2007 angemeldet (AU-Nr. 2007283443).

Statt großer vertikaler Blätter verwendet die IMPLUX-Turbine eine Reihe von kreisförmigen Schaufelblättern, die nahezu den gesamten Wind mittels einer horizontal drehende Blattanordnung empfangen und aufwärts lenken. Die Turbinenkonstruktion erfaßt bis zu 87 % der in sie hinein kanalisierten Luft, welche daraufhin beschleunigt, und durch die zentrale Kammer mit horizontaler Turbinenschaufel hindurch gezwungen wird. Davon sollen wiederum 50 % in Strom umgewandelt werden können. Experimente werden mit einem Modell im Maßstab 1:10 durchgeführt.

Der Machbarkeitsnachweis mit einem 4 m großen 2 kW Testmodell I225 kann allerdings erst im Jahr 2010 erbracht werden, das von Dolphin Engineering in Singapore gebaut und getestet wird. Das Modell mit einem Stahlrahmen und Strukturelementen aus GFK wird von der britischen Spzialfirma Aerotrope Ltd. entwickelt, die u.a. durch das seinerzeit schnellste Segelboot der Welt bekannt wird, der Sailrocket II (s.u. Segelschiffe III).

Eigentlich will Katru bereits Mitte 2012 mit den ersten Produktionseinheiten vom Typ I175 auf den Markt kommen, zu einem Preis von 20.000 $. Diese sind als 1,2 kW Anlagen mit einem Durchmesser von 2,7 m geplant, gefolgt von 3 - 6 kW Systemen zu einem nicht genannten Zeitpunkt in der Zukunft.

Doch auch hier geht alles nicht so schnell, wie erhofft, und mit Praxistests an einem Prototyp in voller Größe kann erst im Januar 2014 begonnen werden, als das Unternehmen mit 189.377 $ aus dem Clean Technology Innovation Program der australischen Bundesregierung gefördert wird. Die Kosten des gesamten Testprogramms werden von der Firma auf 400.000 $ beziffert.

Katru beginnt nun mit der Montage seines I225 Prototyps in New South Wales, und beabsichtigt, die Tests bis Juni 2014 abzuschließen. Die ersten gewerblichen Einheiten sollen dann ab 2015 verfügbar werden.


2004

Im Jahr 2004 beginnt Shawn Frayne aus dem kalifornischen Mountain View mit der Entwicklung seines genialen Windbelt, der den luftelastischen Effekt nutzt, um Strom zu erzeugen.

Es ist der allseits bekannte Effekt, der auftritt, wenn ein stark gespanntes Band oder Seil im Luftstrom zu vibrieren beginnt und zu einem oszillierenden System wird.

Inspiriert dazu hat das MIT-Mitglied Frayne eine Reise in das Fischerdorf Petite Anse auf Haiti, das nicht ans Stromnetz angeschlossen ist - und 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 Bereich Strömungen im Kapitel Micro Energy Harvesting zuordnen ließe, als eine der unkonventionellsten und zukunftsträchtigsten Erfindungen im Windsektor!

Shawn Frayne mit Windbelt

Frayne mit Windbelt

Das 2007 erstmals öffentlich 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 soll 10 bis 30 Mal so effizient sein wie die besten Kleinwindturbinen, außerdem kostet ein Gummiband-Windbelt für die wenigen Watt, wie sie in der 3. Welt häufig für Lampen oder Radios benötigt werden, nur ein paar Dollar. Es gibt im Grunde keine Verschleißteile, und der Aufbau ist so einfach, daß er unter so gut wie allen Umständen umsetzbar ist.

Um sein Projekt voranzutreiben, gründet Frayne Anfang 2007 die Firna Humdinger Wind Energy LLC mit Sitz in Honolulu und einer Tochtergesellschaft in Hong Kong. Seine kleinen Prototypen erzeugen bei einer 16 km/h Brise schon 40 mW.

Auf der Seite popularmechanics.com wird im November 2007 ein Video über Fraynes Windbelt veröffentlicht, auf das ich hier verlinken möchte (2015 nicht mehr Online, stattdessen gibt es diesen YouTube-Clip). Das gleichnamige Magazin verleiht Frayne berechtigterweise auch den 2007 Breakthrough Award.

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 ‚Mikro-Version’ des Windbelt vor. Der MicroBelt mit den Maßen 12,7 x 2,5 cm beginnt ab einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s an zu funktionieren, liefert bei 5,5 m/s einen Output von 2 mW, und soll im Laufe seiner auf 20 Jahre veranschlagten Lebensdauer 100 – 200 Wh liefern.

Eine 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.

Noch größere Versionen sollen in Zusammenarbeit mit der AIDG sowie einer weiteren NGO namens XelaTeco entwickelt werden. Eine der ersten Selbstbauanleitungen für einen Windbelt wird im lowtechmagazine veröffentlicht (s.d.).

Windcell-Paneele Grafik

Windcell-Paneele (Grafik)

Besonders aktuell ist ein fortgeschrittenes Konzept von Frayne, das etwa 1 $/W kosten würde. Unter dem Namen Windcell Panel stellt er ein System vor, das ähnlich wie Solarpaneele aufgebaut ist und aus jeweils 20 Reihen einzelner Windbelts in einem gemeinsamen Rahmen besteht, die zusammen 3 – 5 W liefern. Dadurch kann die erzielte Gesamtenergie bei einer Windgeschwindigkeit von 6 m/s bis auf 100 W pro Quadratmeter Paneelfläche addiert werden. Verglichen mit piezoelektrischen Rotor-basierten Systemen ist die produzierte Leistung in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit etwa zehnmal so hoch.

Nun schlägt das Humdinger-Team vor, an besonders windstarken und trotzdem leicht zu erreichenden Standorten mehrere 100 m lange Reihen von Windcell-Paneelen zu installieren, beispielsweise an den Seiten von Brücken. Da die Systeme zeitsparend hergestellt, einfach transportiert, und problemlos installiert werden können, rechnet das Unternehmen mit einer schnellen Umsetzung. Die ersten Demonstrationsprojekte sind bereits in Planung und das Start-Up Unternehmen Humdinger erhält Investitionen und Zuschüsse der Regierung von Hongkong.

Für städtische Anlagen bieten die Windbelts viele Vorteile. Gegenüber rotierenden Generatoren können sie viel besser auf den unsteten, böigen Wind in einem städtischen Umfeld reagieren – und ohne gefährlich schnell bewegte Teile gibt es auch keine allgemeinen Gefährdungen, auch nicht für Fledermäuse oder Vögel.

Um die Technologie demonstrieren zu können, bestelle ich mir einen Windbelt von Frayne. Es ist eine fein gearbeitete Version aus Plexiglas, die etwa 50 $ kostet. Allerdings gibt es inzwischen auch schon diverse Selbstbauanleitungen im Netz.

Für mich ist daher sehr überraschend, daß es bis Ende 2010 sehr viele Pressemeldungen über die Innovation gibt - worauf anschließend und schlagartig völlige Ruhe einkehrt. Auch auf der Homepage der Firma gibt es keinerlei aktuelleren Meldungen mehr.

WOLT Grafik

WOLT (Grafik)

Einzige Ausnahme bislang: Marko Müller, Industrie-Designstudent der Hochschule Darmstadt, adapiert die Windbelt-Technologie – um sie in modernem Design und unter dem Namen WOLT beim James Dyson award einzureichen, wo er im Deutschlandentscheid im September 2011 den ersten Platz belegt. Das Projekt war im Vorjahr Müllers Diplomarbeit.

An den Pfosten in den Weinberghängen montiert und vernetzt, wird eine effiziente ganzjährige Doppelnutzung moderner Weinberganlagen möglich, mit der neben Trauben auch Strom geerntet werden kann, wobei die Leistung pro Element bei etwa 3 W liegt. Durch Verschaltung der Elemente können damit pro Hektar mehr als 3 kW erzeugt werden.

Frayne selbst beschäftigt sich inzwischen mit einem neuen Projekt namens ,Solar Pocket Factory, eine kleine, automatisierte Maschine, die Mikrosolar-Paneele produziert, welche für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können, wie das Laden von Handys oder Akku-Packs. Gemeinsam mit Alex Hornstein initiiert Frayne im August 2012 eine Kickstarter-Kampagne zur Finanzierung des Projekts – und bekommt von 1.174 Unterstützern statt der benötigten 50.000 $ sogar 77.504 $ zur Verfügung gestellt. Mehr darüber berichte ich (bei Gelegenheit) im Kapitelteil zur Solarenergie.


Seit 2004 aktiv ist auch die Firma DyoTech LLC von David Raines in San Marcos, Kalifornien, deren konventioneller, kleiner 3-Blatt-Rotor nur deshalb hier Erwähnung findet, weil er auf seiner  Windfahne ein ebenfalls kleines Solar-Paneel besitzt, das zusätzlichen Strom liefert.

Der Rotor namens SolAir wiegt rund 27 kg, hat einen Durchmesser von 160 cm, Rotorblätter aus Aluminium, und das PV-Paneel besitzt eine Fläche von 260 cm2. Der Betriebsbereich liegt zwischen 10 km/h und 100 km/h Windgeschwindigkeit. Bei 40 km/h soll das Gerät über 400 W abgeben.

Besonders in San Diego sind die Mikro-Windkraftanlagen sehr beliebt, was die Firma auch mit diversen Referenzfotos belegt. Das Design soll auch ein Schlüsselfaktor bei dem einstimmigen Beschluß des San Diego County Board of Supervisors im Herbst 2010 gewesen sein, statt bislang nur die Installation von zwei, nun bis fünf kleine Windenergiesysteme auf Wohnungen zu genehmigen.

Nicht so erfolgreich ist dagegen eine 2013 durchgeführte Kickstarter-Kampagne zugunsten eines Modells SolAir 400 II, bei der statt der erhofften 42,320 $ nur 6,536 $ zusammenkommen.


Ein neuartiger ‚Spiralrotor’ wird 2004 von dem Bochumer Gernot Kloss präsentiert, der sich später auch mit Systemen zur Nutzung der Wellenenergie beschäftigt (s.d.).

Kloss-Spiralrotor Grafik

Kloss-Spiralrotor (Grafik)

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. Außerdem erzeugen die Spiralen 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. Umgesetzt wurde das Konzept bislang aber nicht.


Gleichfalls 2004 präsentiert das kalifornische Unternehmen Wind Energy Group aus Orange County den ersten Prototypen einer horizontalen Windturbine, die man im Grunde auch 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. Tatsächlich ist jedoch später nichts mehr davon zu hören.

Delong-Patent

Delong-Patent


Dee James Delong aus Atlanta wiederum beantragt im Jahr 2004 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 von Armen die Funktion des Mastes übernehmen.

Auf der Abbildung aus dem Patent sind die Segel zum Teil eingerollt (US-Nr. 7.396.207, erteilt 2008).

Von Versuchen oder Umsetzungen ist bislang nichts bekannt.


Im August 2004 plant die bereits 1997 in Stemwede gegründete deutsche Firma SeeBA Energiesysteme GmbH die Umsetzung des so innovativen wie auch umstrittenen Konzepts Windpower ’n Rail, bei dem konventionelle Rotoren auf Gittermasten stehen, die direkt über vorhandenen und meist auch elektrifizierten Eisenbahngleisanlagen errichtet werden. Ein Markenschutz dafür wird bereits 2002 beantragt (DE-Nr. 302204962).

Das Unternehmen gilt in Deutschland als erste Adresse für Gitter- oder Fachwerkstrukturen. Nun will man einen 2,5 MW Prototyp mit 160 m Nabenhöhe errichten, allerdings noch nicht direkt über einer Gleistrasse.

Durch die zusätzliche Höhe, die mit der Gittertechnik realisierbar ist, wird eine Ertragsteigerung um bis zu 25 % erwartet.

160 Meter Nabenhöhe

Laasow-Anlage

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’-Projekt wird allerdings nicht mehr gesprochen.


2005


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

Majid Rashidi mit Energy Spire Modellen

Majid Rashidi mit
Energy Spire Modellen

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 Jahr 2005 reicht er sein erstes Patent ein (WO-Nr. 2006133122; vgl. EP-Nr. 1896724), 2006 läßt er sich den Begriff Smartenergy Spire als Marke schützen, und 2007 folgt ein weiterer Patentantrag (WO-Nr. 2008141120).

Im Februar 2007 wird bekannt, daß Rashidi gemeinsam mit dem Unternehmen Green Energy Technologies LLC aus Akron in Produktion gehen will, das sich bislang mit ummantelten Rotron beschäftigt (s.u. ), wobei man hofft, schon 2009 einen Umsatz von etwa 93 Mio. $ zu erreichen.

Der US-Bundesstaat Cleveland unterstützt das Vorhaben, auf einem Universitätsgebäude einen ersten Prototypen zu errichten, mit über einer halben Million Dollar, und im Juli 2007 melden die Blogs, daß weitere 1,1 Mio. $ an Steuermitteln für das Projekt bewilligt worden sind.

Auch in die verschiedenen Konzepte des ‚Agri-Tower’, über den im Kapitelteil Windenergie und Architektur noch gesondert berichtet wird, fließt die Technik Rashidis mit ein – hier sogar mit vier Kolumnen ummantelter Windgeneratoren, wie man auf der Abbildung sehen kann.

Grafik des Agri-Tower mit Smart Energy Spire

Agri-Tower mit
Smart Energy Spire
(Grafik)

Die Umsetzung der verschiedenen Konzepte scheint sich allerdings etwas hinauszuzögern.

Erst im Jahr 2009 berichtet die Presse, daß der Erfinder sein Konzept inzwischen so weiterentwickelt habe, daß es nun auch auf New Yorker Dächern Platz finden könne.

An der Cleveland State University wird daraufhin eine Testanlage mit vier kleinen Rotoren um einen schraubenförmigen, zylindrischen Zentralkorpus installiert, die pro Tag 8 kW/h produziert.

Außerdem planen die Cleveland Indian’s, auf ihrem Baseball-Stadion eine Energy Spire Anlage zu installieren.

Bis es soweit ist, dauert es allerdings bis zum März 2012. Dann wird eine 5,4 m breite Anlage mit 4 Rotoren auf das Stadion gehievt, die rund 1 Mio. $ gekostet hat, und die im Mai mit der Stromproduktion beginnt.

Von weiteren Umsetzungsschritten ist bislang noch nichts bekannt.

Green-Versuchsfahrt

Green-Versuchsfahrt


Ebenfalls im Jahr 2005 läßt sich Raymond Green aus Jackson, Kalifornien, einen Wind power apparatus patentieren, der wie ein Trichter aussieht, in welchem ein umgekehrter Konus steckt, der den Wind auf einen Rotrorkranz richtet (US-Nr. 7.176.584, erteilt 2007; vgl. 7.679.206, erteilt 2010).

Green gründet die Catching Wind Power Inc. (CWP), um sein System unter dem Namen Compressed Air Enclosed Wind Turbine zu kommerzialisieren, wobei er behauptet, daß sein Gerät „den Wind in viermal so viel Energie umwandelt, als wie er gesammelt wird.“ Wie immer man das auch verstehen soll.

Mit einer kleinen, portablen Prototypen, der von der in Middlesex Borough beheimateten Firma Sigma Design Co. entwickelt und gebaut wird, führt Green auch Versuchsfahrten durch, bei denen das Teil auf dem Dachgepäckträger seines Fahrzeugs montiert ist. Das Video der Fahrten wird Anfang 2010 veröffentlicht.

Der Prototyp wiegt 20 kg, die Kranzurbine selbst mißt 30 cm im Durchmesser, während der Trichter an der breitesten Stelle einen Durchmesser von 78 cm hat. Gekostet hat die Herstellung nur 550 $.

2011 werden dem Erfinder Patente in China und Neuseeland erteilt, 2012 in Australien und 27 Ländern in Europa. Viel hat er davon aber nicht.

Zwar gibt es noch bis 2012 diverse weitere Pressemeldungen über den inzwischen fast 90-jährigen Weltkriegs-Veteranen, doch zu irgendwelchen weiteren Umsetzungen kommt es nicht.


2006


Ab 2006 bietet das Unternehmen PacWind Technology aus Torrance, Kalifornien, 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.

PacWind Rotor

PacWind Rotor

Versuche finden außerdem mit einem 5 kW Modell des PacWind Rotors statt, der allerdings mit einer weit höheren Anzahl von Blättern ausgestattet ist.

Anfang 2009 meldet die erst im Jahr davor in Aliso Viejo gegründete Firma WePOWER LLC, welche die Rechte an der Innovation erwirbt, daß man nun die Produktion von 500.000 Stück der PacWind-Turbinen beabsichtigt – alleine 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. kWh Strom erzeugen, was zur Versorgung von mehr als 210.000 Haushalten ausreichen würde.

Den Angaben auf der Homepage des Unternehmens zufolge beschäftigt sich WePOWER in der Haupsache mit Windkraftanlagen vom senkrechten Darrieus-Typ.

Als der japanische Kopierer- und Fotoapparate-Hersteller Ricoh im April 2009 am Times Square eine 13,5 m hohe Werbetafel installiert, wird deren LED-Beleuchtung durch 64 Solarpaneele sowie durch 16 seitlich und senkrecht angebrachte schmale PacWind Turbinen gesichert, die pro Tag einem Ertrag von 22 kWh erwirtschaften sollen. Damit könne die Eco Board-Werbetafel pro Monat 12.000 – 15.000 $ Stromkosten einsparen.

WePOWER plant zu diesem Zeitpunkt 25 individuelle Eco-Außenanlagen für Werbetreibende und Medienunternehmen wie Lamar, die bis zum Sommer installiert werden sollen.

Das erste Unternehmen ist WePOWER allerdings nicht, denn schon am Silvesterabend hatte die Coca-Cola Co. an der Ecke 47. Street und Broadway eine neue digitale Werbetafel in Betrieb genommen, die ebenfalls durch Wind mit Energie versorgt wird – die jedoch eingekauft ist, was von Kritikern als Greenwashing bezeichnet wird.

Ricoh Eco-Board

Ricoh Eco-Board

Lange scheinen die PacWind Turbinen jedoch nicht im Einsatz zu sein, wobei ich leider noch keine Details darüber herausfinden konnte, warum. Doch schon im Juni 2010 meldet Ricoh, daß es nun die erste, zu 100 % solar betriebene Werbetafel am Times Square in Betrieb genommen habe, die 62 PV-Paneele sowie 24 Dünnschicht-Solarmodule besitzt. Von Wind ist kein Wort mehr zu hören – jedenfalls nicht in Bezug auf diesen innerstädtischen Standort.

Stattdessen verkündet Ricoh Mitte 2011 die Inbetriebnahme einer eco-board Plakatwand in London. Sie leuchtet nur, wenn ihre 96 PV-Paneele und 5 Windkraftanlagen genug Strom dafür erzeugt haben. Allerdings steht das hoch aufgeständerte Teil an der Autobahn M4 zwischen dem Flughafen Heathrow und Central London – und bei den Windrotoren handelt es es sich um marktübliche kleine 3-Blatt-Rotoren vom Modell Air-Marine 403 des anschließend behandelten Herstellers Shouthwest Windpower.

Ebenfalls 2011 wird in Sydney eine ähnliche Werbefläche installiert, die jedoch nur solar betrieben wird, während  Rotoren erst wieder im August 2014 bei einer Eco-Billboard in Tokio zum Einsatz kommen. Diese Werbetafel besitzt neben PV-Paneelen fünf 1,1 kW Kleinwindkraftanlagen vom Modell Airdolphin des japanischen Herstellers Zephyr, der bei seiner Entwicklung auf Know-how der nachstehend präsentierten Firma Southwest Windpower zurückgegriffen hatte (s.u. Japan).

Von den PacWind Rotoren ist dagegen nie wieder etwas zu hören.


Das bereits 1987 gegründete Unternehmen Southwest Windpower (SWWP) aus Flagstaff, Arizona, ist mit seinen Standardprodukten dagegen sehr erfolgreich, insbesondere mit der im Jahr 1995 auf den Markt gebrachten Air-Baureihe.

AirMarine 403

AirMarine 403

Der AirMarine 403 beispielsweise, der dem Alfred-Wegner-Institut in Potsdam zufolge in der sibirischen Arktis und auf Spitzbergen sogar bei Temperaturen von bis zu -70°C sehr zufriedenstellend läuft, hat einen Rotordurchmesser von 115 cm, wiegt 5,85 kg, hat eine Länge von 67 cm, und erreicht bei 12,5 m/s eine Ausgangsleistung von 400 W, die Spitzenleistung beträgt 450W. Er ist lieferbar in 12, 24 und 48 V, und sein Preis beträgt etwa 1.400 $. Unter Skippern kursiert allerdings der Eindruck, daß der Rotor ziemlich laut ist.

Im April 2006 kann das Unternehmen in einer Finanzierungsrunde B insgesamt 8 Mio. $ einnehmen, von dem bisherigen Investor Altira Technology Fund IV LP aus Denver, sowie von RockPort Capital Partners aus Boston, und CTTV Investments LLC einnehmen, dem Venture-Capital-Arm der Chevron Technology Ventures.

Ab Oktober 2006 bietet Southwest Windpower ein neues und wesentlich optimiertes Windprodukt an, den Skystream 3.7, für den es schon im November den Best of Whats New Award des US-Magazins Popular Science gibt.

Dabei handelt es sich um eine 2,4 kW Dreiblattrotor-Kleinwindanlage mit 3,72 m Durchmesser, die 77 kg wiegt, und die sich insbesondere durch ihre charakteristischen, schwertförmig gebogenen Rotorblätter aus GFK auszeichnet. Ihr Preis beträgt rund 15.000 $.

Das Skystream-Windrad ist das erste Gerät aus dem Windenergie-Programm der US Department of Energy, welches weitgehend am Windtechnologie-Zentrum des National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Boulder, Colorado, durchgeführt wird, und an dem die SWWP bereits seit dem Jahr 2000 teilnimmt.

Im Jahr 2007 installiert sogar der ehemalige Präsident George H. W. Bush eine Skystream 3.7 auf dem Besitz der Familie in Kennebunkport, Maine.

Bei dem 2008/2009 durchgeführten Zeeland-Test stellt sich der Skystream 3.7 übrigens als der ertragreichste und auch wirtschaftlichste Rotor unter den 9 untersuchten Modelle heraus (s.u.). Auch in dem Höhenwind-Rohrballon von Altaeros dreht sich ein Skystream.

Im April 2008 kommt der Air Breeze auf den Markt, mit um 30 % größerer Blattfläche als die bisherigen Modelle der Air-Baureihe. Der 200 W Rotor (bei 12,5 m/s) hat einen Durchmesser von 1,17 m, und soll Windgeschwindigkeit von bis zu 50 m/s überstehen können. SWWP bietet außerdem eine Whisper-Serie an, die allerdings sehr konventionelle 3-Blatt-Rotoren hat (Modell 100 mit 0,9 kW, Modell 200 mit 1 kW, und Modell 500 mit 3 kW Leistung).

Im April 2009 investiert der Elektrokonzern GE 10 Mio. $ in Southwest Windpower.

Im Juli 2010 übernimmt Southwest Windpower die Firma Deerpath Energy Inc., ein führendes Unternehmen bei der Standort-Analyse und Bereitstellung von Kleinwindanlagen für Gemeinden und kommerzielle Nutzer, mit dem seit 2007 eine strategische Partnerschaft bestand – und im Dezember die SunWind Solutions, einen Entwickler fortschrittlicher Software für erneuerbare Energiesysteme.

Skystream 600

Skystream 600

GE engagiert sich aber auch technologisch bei Southwest Windpower, um gemeinsam eine neue 2,4 kW Mikro-Windkraftanlage namens Skystream 600 auf den Markt zu bringen, die eine hohe Effizienz bei einfacher Installation verspricht.

Die Anlage, die erstmals auf der CES 2011 im Januar vorgestellt wird und ab April angeboten werden soll, verfügt über ein verbessertes Design mit größeren Rotorblättern, verbesserte Software und einen verbesserten integrierten Wechselrichter. Damit soll der Skystream 600 etwa 74 % mehr Energie produzieren als der Skystream 3.7. Außerdem wird der Rotor als erste voll Smart-Grid-fähige Windkraftanlage für den urbanen Gebrauch angepriesen. Dahinter steckt allerdings nicht mehr als das Skyview-System der Firma, daß es den Besitzern ermöglicht, die Energieproduktion der Windenergieanlage durch eine Internetverbindung zu verfolgen.

Die Produktionspläne werden allerdings bald darauf gestrichen, da offizielle Stellen behaupten, das neue Modell, das einen Listenpreis von ca. 17.500 $ (installiert) haben sollte, sei nicht zuverlässig.

Im April 2011 erhält das Unternehmen auf der Globe Forum Conference in Stockholm, Schweden, den Globe Sustainability Innovation Award.

Eine exklusive strategische Allianz zur Entwicklung und Herstellung Wind-Solar-Hybrid-Systemen wird im Oktober 2011 mit der Firma Advanced Technology & Research Corp (ATR) angekündigt. Das erste Wind-Solar-Angebot mit dem Namen Skystream Hybrid 6 verwendet einen Skystream 3.7 Windgenerator, sechs 235 W PV-Paneele und eine GPS-gesteuerte, mechanische Solarnachführung, was deren Ertrag um bis zu 35 % erhöht. Die kombinierte Leistung dieses Hybridsystems beträgt 3,8 kW, geeignet für die Abgabe von bis zu 700 kWh pro Monat.

Im Februar 2013 mehren sich Anzeichen von Unstimmigkeiten bei Southwest Windpower. So werden die Preise für ein Modell stark erhöht und die abzunehmenden Mindest-Stückzahlen für Vertriebspartner geändert. Auf der Website des Unternehmens werden ferner drastische Änderungen der Modellpolitik angekündigt. Mitte des Monats wird den Mitarbeitern mitgeteilt, daß die Produktionsstätte in Flagstaff geschlossen wird. 

Die Modellreihe AIR wird die von dem Unternehmen Primus Wind Power aus Lakewood, Colorado, übernommen, einer Tochter der Primus Metals, Inc., das die Produktion der Modelle AIR Breeze, AIR 30 und AIR 40 weiterführen wird., und die Modellreihe Whisper 100 wird überhaupt nicht mehr produziert.  Produktion und Vertrieb des Whisper 200 (1 kW, Dreiblatt-Rotor) und Whisper 500 (3,2 kW, Zweiblatt-Rotor) wrrden per Lizenz an die 2007 gegründete indische Firma Luminous Renewable Energy Solutions Pvt. Ltd. aus New Delhi übertragen, die zum französischen Elektrotechnik-Konzern Schneider Electric gehört. Nach Aussage von Luminous werden die Whisper 200 und 500 bereits seit dem Jahr 2010 in Indien gefertigt.

Im Juli 2013 werden die verbliebenen Vermögenswerte der Southwest Windpower von der Firma XZERES Corp. aus Wilsonville, Oregon, übernommen, die dabei besonders die Skystream-Produktlinie im Auge hat, von der inzwischen schon weltweit mehr als 8.000 Einheiten installiert sind. Insgesamt hat der Windkraft-Pionier Southwest Windpower zum Zeitpunkt seiner Übernahme mehr als 180.000 Windkraftanlagen in über 120 Länder verkauft, davon rund 26.000 Stück des Modells Air-Marine, das besonders im Yacht-Sektor als kleiner Windlader weite Verbreitung findet.

XZERES war 2010 unter dem Namen XZERES Wind Corp., und mit Übernahmen der Abundant Renewable Energy LLC, in den Windmarkt für kleine Anlagen zwischen 2,4 kW und 10 kW eingestiegen. Als Hauptprodukt wird ab März 2011 das Modell 442SR angeboten, das mit einem Rotordurchmesser von 7,2 m bei 11 m/s eine Nennleistung von 10,4 kW hat, und eine Spitzenleistung von 12,2 kW erreicht. Im Mai wird der Firmenname dann in XZERES Corp. geändert, und im Juni 2014 wird eine exklusive weltweite Lizenzvereinbarung für die Herstellung, Vermarktung und zum Verkauf einer 50 kW Windkraftanlage von Argosy Wind Power unterzeichnet, mit welcher die Firma ihre Produktpalette erweitert.


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 0,01 – 0,1 %. Leider sind auf der Seite der Universität keine weiteren Details darüber zu finden.

Doch an der Technologie arbeiten auch diverse andere Seiten. Ein Wissenschaftlerteam der University of Texas Arlington um Robert Myers und Mike Vickers präsentiert beispielsweise im Februar 2007 ein System aus drei kleinen Windmühlen von jeweils 13 cm Durchmesser, die über eine einstellbare Übersetzung auf einer einzigen Welle montiert sind.

Um die Windenergie in elektrische Energie umzuwandeln, verwenden sie eine piezoelektrische Struktur, bei welcher ein Kurbelarm, der an der Welle angebracht ist, einen Hebel zieht, der wiederum mit zwei Reihen von neun Zweikristallelementen in Form dünner Kunststoff-Folien (Bimorphs) befestigt ist.

Piezo-Baum von Wan Gi

Piezo-Baum von Wan Gi

Der Hebel bewirkt, daß die Bimorphe zu vibrieren beginnen, und dadurch die Zufallswindströmung in synchrone mechanische Bewegung konvertieren. Der gesamte Generator mit den Maßen 8,7 x 10 x 13,5 cm besteht aus dem Kunststoff Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS).

Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 16 km/h kann die piezoelektrisch-elektromagnetische Hybridwindmühle 5 mW Dauerleistung erzeugen, bei 12 V. Um den Wirkungsgrad der Energiegewinnung zu optimieren, arbeitet das Team auch an der Verbesserung des piezoelektrischen Keramikmaterials.

Ein ähnliches System schlägt im September 2007 der Amerikaner Richard Dickson vor, der sich ebenfalls schon seit langem mit der Nutzung der Piezoelektrizität beschäftigt.

Seine Idee ist es, Windbäume zu errichten, die mit ‚Blättern’ aus entsprechenden Folien bestückt sind, wobei jedes Flattern dieser Folien Strom erzeugt, wenn auch nur in geringem Maße. Durch die Masse können damit trotzdem signifikante Leistungen erreicht werden.

Dieselbe Idee verfolgt Mitte 2008 auch der südkoreanische Prof. 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, daß eine Standard-AA Batterie in 5 – 6 Stunden aufgeladen wird.

Über weitere Methoden der piezoelektrischen Energienutzung spreche ich ausführlich im Kapitel Mikro-Energy-Harvesting (s.d.).


Lucien Gambarota wiederum entwickelt 2006 in seinem Unternehmen Motorwave Ltd. (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.

Minirotoren von Gambarota

Minirotoren

Das System besteht aus einer Vielzahl miteinander verzahnter Minirotoren aus Plastik, mit einem Durchmesser von jeweils 25 cm, die auch leicht an Dächern oder Balkonen installiert werden können.

Als erstes Projekt wird Mitte 2007 ein 18 m langer Schriftzug der Hong Kong Sea School aufgebaut, der aus 396 verschieden eingefärbten Einzelrotoren besteht – eine Werbemethode, die keine Energie kostet, sondern welche erzeugt.

Auch die Taifune, die im August und September mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 110 km/h  über Hong Kong fegen, 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 haben, 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. In diesem Jahr überstehen die Mini-Windrädchen sogar einen Orkan mit 160 km/h.

Im Jahr 2009 folgen mehrere weitere Installationen in Hong Kong und in Südafrika, außerdem arbeitet Gambarota auch noch an größeren Vielblatt-Rotoren, die anscheinend aber keinen Markterfolg haben.

Als Motorwave im April 2011 einen größeren Produktionsstandort bezieht, werden zeitgleich schon fast 1.000 Installationen in 45 Ländern bekanntgegeben, neuere Meldungen gibt es allerdings keine mehr.


Das Energy Technology Center der Firma AeroVironment Inc. aus Monrovia, Kalifornien, das auch in verschiedenen Bereichen der solar-elektrischen Mobilität aktiv ist (s.u. Elektroflugzeuge, Elektrofahrzeuge sowie Wasserstoff), stellt im Februar 2006 eine Art ‚Windkraft-Bordüre’ für die Oberkanten von Industriebauten oder Bürohochhäusern vor, die aus Reihen kleiner  3-Blatt-Rotoren bestehen.

Die Rotoren des mehrfach patentierten Architectural Wind Building-Integrated Energy Generation System genannten Konzepts sind zwar konventioneller Bauart, neu dagegen ist ihre dem Standort angepaßte 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 für sein Architectural Wind System den renommierten red dot Designpreis.

Ab Mitte 2008 wird das Modell AVX1000 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.

Dachkanten-Anströmung Grafik

Dachkanten-Anströmung:
Blau Min = 0 m/s
Rot Max = 14,25 m/s

Im August werden auf dem Bürozentrum des Logan Airport in Boston 20 Stück AeroVironment Rotoren mit 5 Blättern installiert, weitere Windturbinen sind bereits auf einer Kartoffelchip-Fabrik in Beloit, Wisconsin, auf der Laughlin Air Force Base nahe Del Rio, Texas, auf dem Adventure Aquarium in Camden, New Jersey, auf dem St. Louis County Government Service Center und andersweo im Einsatz. Das Unternehmen gewinnt in diesem Jahr auch den Annual Design Review award des internationalen Design-Magazins I.D.

Einem im Februar 2009 veröffentlichten Bericht der Lawrence Berkeley National Laboratory zufolge liefert das AeroVironment Windsystem pro kW Nennkapazität und abhängig von dem Windaufkommen einen jährlichen Ertrag von 750 – 1.500 kWh.

Im Mai 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. Im Sommer folgen 5 Rotoren auf dem Dach des Museum of Science in Boston, wo insgesamt 5 verschiedene Produkte in den Vergleichstest gehen – neben den AVX1000 von AeroVironment sind dies jeweils ein SkyStream 3.7 vonSouthwest Windpower (1,9 kW), ein Windspire von Mariah Power (1,2 kW), ein Swift von Cascade Engineering (1,5 kW), sowie ein Modell Proven 6 des Herstellers Proven Energy (6 kW). Gemeinsam erwirtschaften die Windrotoren im Laufe eines Jahres jedoch nur 21.057 kWh.

Von weiteren Installationen ist in den Folgejahren nichts mehr zu finden.


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

Für ihr Windbikelite gewinnen der taiwanesische Designer Hsieh Jung-Ya und seine Firma Duck Image unter anderen den renommierten Red Dot Designpreis.

Bei einer durchschnittlich schnellen Fahrgeschwindigkeit 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.

Glove warming Grafik

Glove warming (Grafik)

Einen ähnlichen Ansatz verfolgen die Industriedesigner Chang-won Kim, Seo Jung ae und Kang Jin hee mit ihrem Konzept Glove warming, mit dem sie Mitte 2009 am design21 Wettbewerb teilnehmen.

Bei dem Entwurf handelt es sich um ein kleines Windrädchen, das auf den Fahrradlenker geklemmt wird – um mit seinem aus dem Fahrtwind gewonnenen Strom die Griffe zu wärmen.

Außerdem trägt die Windturbine eine Reflexstreifen auf der Vorderseite, der eine sichere Fahrt gewährleisten soll, weil er das Licht der Fahrzeuge in der Nacht widerspiegelt. 

Eine weitere Version der Fahrradlenker-Miniturbinen stammt von dem koreanischen Designer Kangsan YI aus dem Jahr 2010.

Diesmal werden unter dem Namen light of wind sogar zwei Kleinstrotoren mit senkrechter Achse vorgeschlagen, die jeweils einen eigenen ,Scheinwerfer betreiben. Dabei kann der einzelne Rotor auch mit einem Knopfdruck ,eingefahren werden, damit er ein glattes, windschlüpfriges Außen bekommt.

Auch hierbei handelt es sich um einen Wettbewerbsbeitrag, diesmal zum designboom contest.

Bei diesem bewirbt sich auch noch ein zweiter koreanischer Designer namens Joo Seok Park, dessen ummanteltes Lenkerwindrad airhardor, das wie ein winziges Düsentriebwerk aussieht, seinen Strom direkt in ein Ladekabel für Kleingeräte einspeist.

In allen genannten Fällen handelt es sich bislang ausschließlich um Entwürfe.


Ebenfalls iIm Juli 2006 meldet das aus Daniel Hugo Castez, Kuhn Ana Helvecia Guillamon und Julian Maisano aus La Plata, Buenos Aires, Argentinien, bestehende Erfinderteam das Patent für eine ultra-leichte Windturbine an, die zum Pumpen von Wasser und zum Erzeugen von elektrischer Energie bestimmt ist (WO-Nr. 2007003672).

Castez-design Grafik

Castez-design (Grafik)

Die Windkraftanlage besitzt eine Vielzahl von Blättern, die aus leichten Materialien hergestellt, und im äußeren Drittel des Rotors zwischen zwei konzentrischen Stützringen aus einer Aluminium-Legierung angeordnet sind.

Ein Prototyp mit 50 cm Durchmesser wird am Labor für Fluiddynamik der Fakultät für Luftfahrttechnik an der La Plata National University getestet, wobei die Ergebnisse die Erwartungen bestätigten. Bei einer Windgeschwindigkeit von 11 m/s wird eine Leistung von 1,5 kW erreicht.

Im Jahr 2011 werden einige YouTube-Clips veröffentlicht, auf denen ein größerer Rotor in Betrieb zu sehen ist, wobei er bei  10 m/s eine äußerst beachtliche Geschwindigkeit von 8,5 U/s erreicht.

Mit seinen 24 Blättern von 34 cm Länge, die um 7º schräggestellt und mit Polyesterharz und Glasfasern verstärkt sind, erreicht der 2 m durchmessende Rotor ein Gewicht von 16 kg, was aufgrund der Zentripetalbeschleunigung eine Kraft von etwa 25.000 N (ca. 2,5 t) aufbaut.

In der Presse erscheint die Innovation erst im Juni 2014, als sich Castez damit beim Create the Future Designwettbewerb beteiligt. Von kommerziellen Umsetzungen ist bislang nichts bekannt.


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 durch André Wacinski und Max Giarré gegründeten Schweizer Firma Eotheme Sàrl aus Lausanne (später in Bex VD) vorgestellt. Hier dreht jeder Rotor nämlich eine Hälfte des Stromgenerators – einen ‚Stator’ gibt es nicht mehr.

Eotheme-Windkanalversuch

Eotheme-Windkanalversuch

Das 2003 beantragte Patent war 2005 erteilt worden, als Erfinder wird Wacinski angegeben (EP-Nr. 1540177; vgl. WO-Nr. 2004027258; CH-Nr. 703018 von 2011;  sowie WO-Nr. 2013000515 von 2013). Wacinski patentiert auch ein sehr einfaches und kostengünstiges System für das Getriebe, das die beiden entgegengesetzten Drehungen in eine Bewegung überführt.

Die Entwicklung des Systems erfolgt in Zusammenarbeit mit dem  Polytechnikum in Lausanne (EPFL), den Hochschulen in Yverdon, Freiburg und Genf, sowie der Universität Kiel. Die Vorteile des gegenläufigen und getriebelosen Rotor-Generator-Systems werden im Wintersemester 2006/2007 von Prof. Dominique Bonvin am EPFL untersucht, und am Paul-Scherrer-Institut werden Testmodelle im Windkanal untersucht.

Im Abschlußreport wird übrigens eine frühere Untersuchung erwähnt, 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.

Informationen aus dem Jahr 2010 zufolge ist die Eotheme noch immer auf der Suche nach Mitteln, um einen Prototyp im industriellen Maßstab mit einer Leistung von 500 kW und einem Durchmesser von etwa 45 m zu bauen.


Ebenfalls im Jahr 2006 wird von den Erfindern Dan Parker und Dennis Noonan in Hillsborough, New Hampshire, die Firma SpiralAirfoil gegründet.

SpiralAirfoil-Versuch

SpiralAirfoil-Versuch

Die beiden arbeiten seit 2006 daran, ein Windkraftanlagen-Konzept namens SpiralAirfoil zu entwickeln, und bauen auch mehrere Prototypen des DNA-inspirierten Geräts, wobei für die Blätter verschiedene Arten von Materialien von Edelstahl bis Kunststoff getestet werden.

Im Februar 2007 wird die erste Anlage aufgebaut, sie hat sechs gewundene Blätter aus Kuststoff, ist 130 cm lang, und mißt im Durchmesser ebenfalls 130 cm. Als nächstes ist eine 3-flügelige Version geplant.

Zwar werden im März 2008 große Fortschritte beim Korkenzieher-Design gemeldet, diverse YouTube-Clips ins Netz gestellt, und in den Folgejahren wird auch ein kleines, buntes Modell namens SandPiper vorgeführt, doch geschäftlich geht es nicht voran.

Zwei Jahre später, am Earth Day im März 2009, demonstrieren die Gründer von SpiralAirfoil ihre Windkraftanlage auf dem Campus der Franklin Pierce University in Rindge, New Hampshire.

Während des akademischen Jahres hatte ein Team von Studenten der Wirtschaftswissenschaften eng mit der SpiralAirFoil zusammengearbeitet, um Marketing- und Geschäftsentwicklungsinitiativen zu entwickeln.

Zu helfen scheint dies aber nicht, denn auch von diesem Windkraftgerät ist später nichts mehr zu hören.


Allerdings taucht im Mai 2014 eine sehr ähnliche Anlage mit dem Namen Liam F1 Urban Wind Turbine auf, hinter welcher der Erfinder Marinus Mieremet und die in Rotterdam ansässige, im Jahr 2006 gegründete Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft The Archimedes BV stehen.

Liam F1 Rotor

Liam F1

Mieremet kombinierte die Form einer Nautilussmuschel mit den Theorien von Archimedes und seiner eigenen Mathematik, und erstellte so eine neue Turbine, die kaum Widerstand bietet. Sie besteht aus drei Flächen, die in Form von Spiralen in einander gewickelt sind. Dem Entwickler zufolge beträgt der Ertrag fast 90 % des Maximums, das theoretisch erzielbar ist.

Die bereits als ,Revolutionär gefeierte 1,5 kW Windturbine für den häuslichen Gebrauch soll daher viel mehr Energie aus dem Wind gewinnen, als die bisherigen Windturbinen, und zudem fast geräuschlos sein. Bei einer Windgeschwindigkeit von 5 m/s im Durchschnitt erzeugt die 100 kg schwere, 1,5 m durchmesssende, und 2 m hohe Liam F1 aus faserverstärktem Kunststoff etwa 1.500 kWh pro Monat.

Getestet wird die neue  Windkraftanlage schon 2007 im Windkanal der Universität Delft. Später folgen Feldtests (-20°C bis +30°C) und Erprobungen durch die koreanische Universität in Pusan und Incheon.

Obgleich die Windturbine erst 2014 – nach 11 Jahren der Entwicklung – öffentlich vorgestellt wird, hat das Unternehmen eigenen Angeben zufolge bereits 7.000 Turbinen-Bestellungen aus 14 Ländern im Auftragsbuch. Der Preis ab Fabrik (ohne Mehrwertsteuer, Transportkosten und Installation) beträgt ca. 4.000 €, die Garantiezeit 2 Jahre. Mit der Auslieferung soll im Juli begonnen werden.

Vorab werden Dutzende von Produktionsmodellen der Liam F1 UWT an Vertreter und Händler verschickt, und der koreanische Innovationspartner EscoRTS stellt die Anlage im April auf der International Green Energy Expo & Conference (IGEEC) in Daegu, Korea, vor. Außerdem erhält der Designer Richard Hutten den Auftrag, ein spezielles Design dieser Windkraftanlage zu entwerfen, das als ,HUTTEN Urban Wind Turbine vermarktet werden soll.

Aufgrund des großen Interesses hat Archimedes ferner begonnen, kleinere Turbinenversionen mit 75 cm und 30 cm Durchmesser für den Gebrauch auf Booten, Laternenpfählen und im Wasser zu entwickeln, die unter dem Namen Liam Pole Mini auf den Markt kommen sollen. Gemeinsam mit EscoRTS und der Firma Sapa Pole Products wird die Neuentwicklung in Windkanälen und in städtischen Umgebungen getestet.

Ein Crowdfunding-Projekt zur Entwicklung der Kleinmodelle, das im Juni 2014 startet, geht arg in die Hose. Statt der benötigten 238.100 € kommen nur knapp 13.000 € zusammen. Trotzdem sollen die Rotoren ab Januar 2015 bestellt werden können.


2007


Im Februar 2007 wird ein von der Knight & Carver Wind Group (KCWG) in National City, Kalifornien, in Kooperation mit den Sandia National Laboratories sowie der University of Californie Davis neu entwickeltes Blatt-Design für niedrige Windgeschwindigkeiten unter 6 m/s erstmals öffentlich vorgestellt. Das Department of Energy (DOE) fördert das 3 Mio. $ teure Entwicklungsprojekt unter der Leitung von Thomas D. Ashwill seit seinem Beginn 2004 (?) mit 2 Mio. $.

Gründer der Knight & Carver Wind-Gruppe im Jahr 2006, die als eine Art Spin-of des seit 1971 bestehenden Knight & Carver Yacht Center betrachtet werden kann, ist der Schiffbauingenieur und US-Marineoffizier John Knight, der während seiner Zeit bei der Werft u.a. für den Bau des Stealth-Schiffes Stiletto verantworlich war, der größten Kohlefaser-Struktur der Welt.

Bereits 2007 kann das neue Unternehmen Investitionsmittel in Höhe von 12,5 Mio. $ vom Global Environment Fund einstreichen, einem Cleantech-fokussierten Private Equity Fonds in Chevy Chase, Maryland.

Das neue 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 auch 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 der 27 m langen und fast 2,4 m breiten Blätter gefertigt, von denen drei Stück im Februar 2008 auf einer ZOND Z-48 Windturbine auf dem TerraGen-Windfeld in Techachapi, Kalifornien, im praktischen Einsatz getestet werden. Sie zeigen ein Minimum von 8 % Verbesserung gegenüber einer genau gleichen Anlage am gleichen Standort. Die ausführlichen Berichte aus dem Jahr 2010 darüber sind im Netz einsehbar.

Star-Blade-Test

STAR-Blade-Test

Im Mai 2008 ist das STAR Rotorblatt eines der 10 vom DOE ausgezeichneten Windenergieprojekte, und im Folgejahr 2009 will die KCWG eigentlich das innovative, gebogene Windturbinenschaufeldesign vermarkten.

Darüber lassen sich bislang jedoch keinerlei Belege finden – statt dessen wird die KCWG im September 2010 von der 2007 gegründeten Firma UpWind Solutions Inc. aus Medford, Oregon, übernommen. Ich konnte jedoch ebensowenig irgendwelche Hinweise darauf finden, daß man sich hier ernsthaft mit der Produktion und dem Verkauf der STAR-Rotoren beschäftigt hat.

Statt dessen taucht die STAR-Technologie in Sommer 2012 bei der in Traverse City, Michigan, beheimateten und 2007 gegründeten Firma Heron Wind Manufacturing LLC auf, die augenscheinlich besondere Beziehungen zu den Indianerreservaten pflegt.

Das Unternehmen will umgehend eine Windkraftanlage Heron 777 mit STAR-Blättern auf den Markt bringen – wovon bislang aber noch nicht zu sehen ist. Auch die Einträge auf der Facebook-Seite der Firma enden im Juli 2012.


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 der ehemalige Pilot Gene R. Kelley aus Santa Barbara in Kalifornien, den Patentantrag dafür hat er bereits 2005 eingereicht (US-Nr. 20070040389, erteilt 2009).

Bei dem System handelt es sich um eine Schlagflügel-Windanlage – wobei es ziemlich fraglich ist, ob dieses Prinzip, das schon Mitte der 1970er Jahre durch die Berliner IPAT getestet wurde (s.o.), tatsächlich Vorteile bietet.

WindWing-Prototyp 1

WindWing-Prototyp 1

Meldungen vom Juli 2008 zufolge arbeitet Kelley auch weiterhin an der weiteren Optimierung seiner Anlage, die zukünftig aus 6 – 12 horizontalen Tragflächen bestehen soll, welche im Wind auf und ab schwingen.

Die Maschine sei effizienter als herkömmliche Systeme, und würde auch nur ein Zehntel des Preises von vergleichbaren Rotoranlagen kosten... sagt der Erfinder.

Im Juni 2011 stellt Kelley seinen ersten Prototypen auf dem Geländer der Greenwell Farms auf.

Dieser hat 4 Platten oder Flügel, und ist etwa 4,2 m hoch und 3 m breit. Es ist mobil auf einem Anhänger montiert.

Bis Ende 2012 gelingt es tatsächlich, außerdem auch noch eine Anlage mit zwei Paaren von je 4  Tragflächen zu bauen, die zum Pumpen von Wasser oder Komprimieren von Gas gedacht ist.

Die Rechtecke der Tragflächen sind 4,8 m breit und erzeugen in einem 19 km/h Wind eine mechanische Hubkraft von über 1.500 kg bei jedem Auf- und Abschwung. Pro Minute schwingt der WindWing 16 mal.

Um sein Produkt marktfähig zu machen, braucht Kelley eigenen Angaben zufolge rund 3 Mio. $.  Es sieht nicht danach, daß er die Mittel bislang bekommen hat, denn neuere Nachrichten gibt es bislang nicht.


Bei meiner Recherche, ob das Projekt zwischenzeitlich vorangekommen ist, bin ich auf Reihe weiterer Personen gestoßen, die sich ebenfalls mit der Schlagflügel-Technik beschäftigen. Ich werde sie an dieser Stelle kurz zusammenfassen.

Hydrotests bei AHRTA

Hydrotests (AHRTA)

Zu den Genannten zählt 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 übrigens viele Quellenangaben empfehlenswerter Fachartikel, darunter auch zum Thema Schlagflügel (Stichwort: ‚Flapping Airfoil Aerodynamics’).


Der Mathematiker und Ingenieur Simon Farthing wiederum, der aus dem kanadischen Sidney in British Columbia stammt, 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 durchmessen (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 Februar 2012 stellt die Future Factory der Universität Nottingham-Trent eine Anlage namens Wind Harvester vor, die auch schwache Winde verwerten und dabei sehr leise arbeiten soll. Die Tests mit kleineren Modellen verlaufen jedenfalls vielversprechend. Der nun vorgeführte Testbau hat Tragflächen von 1 m Breite.

Wind Harvester

Wind Harvester

Erfinder des ,Windernters ist Heath Henry Evdemon, der bereits 2010 die Firma Wind Power Innovations Ltd. in Derbyshire gegründet hatte. Entwickelt wird die Anlage mit Unterstützung von Amin Al-Habaibeh von der School of Architecture, Design and the Built Environment der Universität.

Der Wind Harvester basiert auf Schwungbewegungen der Blätter, da der Wind diese ähnlich einer Tragfläche bis zu einem gewissen Punkt anheben kann. An diesem verändert sich der Neigungswinkel der Fläche und zwingt sie so in ihre Ausgangslage zurück, worauf der Prozeß von neuem starten kann. Um in den Wind gedreht zu werden, ist an eine rotierende Basis gedacht.

Die Anlage sei außerdem skalierbar, wobei dies, Berechnungen zufolge, bis zu einer Blattbreite von 15 m möglich ist, was schon im Bereich von Großanlagen liegt. Wie effizient dieses neue Gerät letztlich sein wird, ist noch nicht bekannt.

Nun befindet man sich auf Standortsuche im Peak District National Park, um dort einen funktionsfähigen Prototypen in voller Größe zu errichten. Dessen Bau wird von der Future Factory, dem Fonds für nachhaltige Entwicklung des Nationalparks (28.000 £), sowie dem Live & Work Rural programme (3.000 £) finanziert.

Bislang ist allerdings noch nichts über eine weitere Umsetzung der Pläne bekannt geworden, und auch Evdemons Firma scheint es inzwischen nicht mehr zu geben.


Im April 2014 füllt sich sowohl die digitale, als auch die Printpresse, mit gut lancierten Meldungen über einen ,neuen’ DualWingGenerator, den das deutsche Unternehmen Festo AG & Co. KG entwickelt und gebaut hat.

Der Generator nach dem Flügelschlagprinzip soll sich dem Wind automatisch anpassen, und dadurch die Nutzung der Windkraft optimieren.

Wie es in der Firmenmitteilung heißt, steht er in seiner Effizienz gängigen Kleinwindkraftanlagen in nichts nach, und soll bei niedrigen Windgeschwindigkeiten im Bereich zwischen 4 und 8 m/s einen sehr hohen, wissenschaftlich belegten Wirkungsgrad von 45 % haben.


Im April 2007 häufen sich Meldungen über die im Oktober 2004 gegründete Startup-Firma 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 Frank Eliot Fish (!) von der West Chester University, gemeinsam mit Philip Watts und Stephen W. Dewar ein neuartiges Rotorblatt entwickelt und patentiert hat (u.a. EP-Nr. 1805412, beantragt 2005, erteilt 2007).

Dieses zeichnet sich durch einen Höckerrand an der Vorderkante aus, wobei diese Höcker auch Tuberkeln genannt werden. Der neuartige Rand, der wie eine Reihe von Klingen oder Zähnen aussieht, bedeutet eine radikale Abkehr von dem schlanken und glatten Design, dem die Rotorblätter der meisten Windkraftanlagen entsprechen. Eine Umsetzung als Flugzeugflügel war bereits 2004 von Laurens Howle vorgeschlagen worden.

Zwischen 2007 und 2008 werden am Wind Energy Institute of Canada (WEICan) auf Prince Edward Island Experimente mit der euen Technologie durchgeführt. Dabei kommt ein 10 m hoher 2-Blatt-Rotor von 5 m Durchmesser, mit verstellbaren Tuberkel-Blättern und einem 30 kW Generator, zum Einsatz.

WhalePower Rotor

WhalePower Rotor

Schon bei den ersten Versuchen zeigt sich, daß ein Blatt mit Höckern wesentlich geringere Windgeschwindigkeiten aufnehmen und nutzen kann, als herkömmliche Blätter. Das Ontario Centre of Excellence fördert die Entwicklung gemeinsam mit der Ontario Power Authority 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, sowie 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 für den Effekt 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 dieses erst am Blattende durch Abriß zu verlassen, was einer der Hauptgründe für Geräuschentwicklung, Instabilität und Effizienzverlust ist.

Im Jahr 2008 steigen auch die Wissenschaftler Watts und 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.

Envira-North will nun im April 2009 die ersten Ventilationssysteme unter dem Namen Altra-Air HVLS auf den Markt bringen. Sie haben einen Durchmesser von 7,2 m, und sollen 20 % weniger Energie verbrauchen als Vergleichsgeräte, 25 % effizienter, und 20 % leiser sein.

Tatsächlich hat das Unternehmen Erfolg damit – und produziert inzwischen entsprechende Ventilatoren in Größen zwischen 2,4 bis 7,3 m Durchmesser, wobei sogar das größte Modell weniger Strom verbraucht, als ein durchschnittlicher Fön, wie man betont.

Von  WhalePower werden derweil gemeinsam mit dem Wind Energy Institute of Canada (WEICan) weiterführende Untersuchungen angestellt, die zeigen, daß die Rotorblätter 32 % weniger Widerstand aufweisen.

Die Entwicklungsarbeiten an den Turbinenblättern geht aber nur langsam vorwärts, insbesondere aufgrund der zwingend erforderlichen Prüfungen und Zertifizierungen. Weitere Schritte vorwärts erhofft sich das Unternehmen, als das WEICan im Oktober 2010 von der kanadischen Bundesregierung einen Fünf-Jahres-Zuschuß in Höhe von 12 Mio. $ erhält, um einen Cluster von großen Turbinen und ein großes Speichersystem zu bauen. Die Auswahl der Windkraftanlagen soll im Sommer 2011 erfolgen, wobei die Tests noch im selben Jahr beginnen sollen.

Die WhalePower-Blätter scheinen dabei dann aber doch nicht zum Einsatz zu kommen, denn nach einigen wenigen Veröffentlichungen im Jahr 2010 wird es völlig still um die Firma und ihre Entwicklung, und auch die letzte FB-Nachricht stammt vom Juli 2011.


Im Juni 2007 stellt Vielerfinder Graeme Scott 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 fast überall problemlos installiert werden kann und nur 700 $ kosten soll.

Dielokalen Regierungsbehörden helfen dem Erfinder, indem sie den Kauf der Geräte suventionieren wollen, sobald diese im Folgejahr auf den Markt kommen.

Sehr schnell gründet sich daraufhin die Design Licensing International Pty Ltd. (DLI) in Fremantle, welche die Rechte an Atteys Windpods-Technologie übernimmt, und ab Mai 2008 mit Feldtests in den Melbourne Docklands, Victoria Harbour, beginnt. Im Mai wird die Namensmarke eingetragen. Auch die erste Patentierung erfolgt 2008 (z.B. US-Nr. 2011070087, s.d. AU-Priorität).

Im Juni folgt die Vergabe einer Lizenz an die Waytech Capital Investments Ltd. für die Volksrepublik China, und im September verhandelt man bereits darüber, den im Bau befindlichen 639 m hohen Shanghai Tower mit Hunderten von Winpods auszustatten. Was bislang aber noch nicht umgesetzt worden ist.

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.

Windpods in Fremantle

Windpods in Fremantle

Die kommerziellen Windpods G1 Module mit 500 W haben eine äußere Rahmengröße von 66,7 x 25,3 cm, der Rotordurchmesser beträgt etwa 45 cm, seine die Länge 220 cm. Jede Windpod-Turbine ist in drei Abschnitte aufgeteilt, mit zwei längsgerichteten, aerodynamischen Blättern in jedem Abschnitt.

Später ist es allerdings die Firma Windpods International Pty Ltd. aus Sydney, welche die Rechte an der Windpod-Technologie besitzt, und im Dezember 2008 auch den Markennamen Windpods eintragen läßt. Über die Hintergründe dieses Wechsels habe ich noch nichts herausfinden können. In dieser Zeit scheinen auch Windkanal-Versuche an der University of Western Australia in Perth durchgeführt worden zu sein.

Im Oktober 2009 wird auf dem Dach des Bürgermeisteramts in Fremantle das erste 1 kW Windpods-System installiert, das aus zwei Reihen von jeweils drei Rotoren besteht, die inzwischen aber nur noch zwei Blätter haben. Der Preis für eine Anlage dieser Größe beträgt etwa 3.000 $, und Attey hofft, nun umgehend mit der Produktion beginnen zu können.

Weitere Anlagen werden auf dem St. Bartholomews Haus in East Perth installiert (6 kW ), sowie direkt in eine Beschilderungsbrücke über dem Westgate Freeway in Melbourne integriert, deren Strom in die Beleuchtungstechnik eingespeist wird. Von anderen Referenzen oder gar großen Verkäufen ist dagegen nichts zu hören.


Windpods in China

Aus den Folgejahren ist nichts zu vernehmen, bis auf die Meldung, daß Attey Jahr 2011 von seinen Geschäftspartnern ausgekauft worden sei. Was immerhin dazu führt, daß die australische Stadt Cockburn im Rahmen ihres lokalen Programms für erneuerbare Energien im Dezember 2013 auf ihrem Verwaltungsgebäude das bislang größte Windpods-System mit insgesamt 20 Einzelanlagen installiert. Es wird erwartet, daß damit 4,5 MWh Strom pro Jahr erzeugt werden.

In China geht die Umsetzung noch darüber hinaus. Hier wird an der Bai Long Gang Wasseraufbereitungsanlage in Shanghai eine 80 kW Installation errichtet, wo an dem freiem Strand regelmäßig Windgeschwindigkeiten bis zu 50 km/h herrschen.

Darüber hinaus sind Windpods vom Modell G1-500 W inzwischen über den chinesischen Alibaba-Versand zu bekommen. Anbieter ist die Shanghai SIIC E&A International Trade Co. Ltd., die allerdings keinen Preis nennt – nur die Mindestabnahmemenge von 2 Geräten, und die Bereitschaft, monatlich bis zu 1.000 Stück zu liefern.


Während der Architektur-Woche 2007 in Großbritannien wird das Jason Bruges Studio von onedotzero und dem light lab mit einer Lichtinstallation beauftragt.

Das Kunstprojekt wind to light ist eine speziell angefertigte, ortsspezifische Installation, die aus 500 Miniatur-Windrotoren besteht, die auf langen, flexiblen Stangen montiert sind, die sich im Wind etwas wiegen.

Der erzeugte Strom läßt Hunderte von integriert montierten LEDs aufleuchten, was den Effekt von Glühwürmchen-ähnlichen Lichtfeldern hervorruft, welche den Wind in der Atmosphäre sichtbar machen.


Etwas wichtiger als diese diesersen Kunstojekte, deren herausragende ich sowieso in einem eigenen Kapitelteil präsentiere (Wind und Kunst) ist jedoch ein Test, bei dem - ebenfalls in Großbritannien - zwischen Oktober 2007 und Oktober 2008 insgesamt 26 urbane Kleinwindanlagen untersucht werden (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 (600 W)
1 Eclectic StealthGen D400 (400 W)
3 Zephyr Airdolphin (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, da es ungelöste Schwierigkeiten mit der Datenaufnahme gibt. Ich verlinke hier auf den Abschlußbericht (64 S., engl., pdf). Zusammengefaßt ergab dieser einen durchschnittlichen Kapazitätsfaktor von nur 0,85 %. Die vorhergesagte Leistung überschritt die tatsächliche Leistung um einen Faktor von 15 – 17. Bei den schlechtesten Systemen überschritt der Stromverbrauch zum Betrieb der Elektronik sogar die Stromproduktion – womit die Windkraftanlagen zu Netto-Stromverbrauchern wurden!

Auch ein Bericht über 19 in Massachusetts installierte Kleinwindkraftanlagen, der ebenfalls im Jahr 2008 von der Cadmus-Gruppe mit Unterstützung der Massachusetts Technology Collaborative verfaßt wurde, spricht von weit geringerer Leistung als erwartet. Obwohl diese eher freistehende als gebäudeintegrierte Anlagen waren, beträgt der gemessene Kapazitätsfaktor nur 4 %, gegenüber dem projizierten von 10 %. In anderen Worten, die Leistung lag etwa 60 % schlechter als vorhergesagt.

Noch aussagekräftiger ist ein Test in Holland, auf den ich etwas weiter unten zu sprechen komme (s.d.).

HyMini Windlader

HyMini


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- sowie Lenkstangenhalter, um während des Joggens bzw. Radfahrens das Handy oder den MP3-Player per Windkraft aufzuladen.


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 eine der kleinsten ,Windkraftanlagen, 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 liegenden 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.

Flow Rotor

Flow


Beim red dot award 2007 wiederum 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 wir sie von den allerdings weit größeren Augmentor-Systemen her kennen.

Yigang gewinnt für sein Konzept außerdem den DAAD-Preis der Nationalen Kunstausstellung Shanghai.

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 Dollar gemeint sind. Wie wir später noch sehen werden, beschäftigen sich aber auch noch diverse andere Unternehmen mit der Umsetzung dieses naheliegenden Vorschlags.


2008


Da wir das vergangene Jahr mit den Wettbewerbsgewinnern abgeschlossen haben, soll dieses Jahr mit ihnen beginnen.

Uellendahl-Design

WIND1000000 (Grafik)


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 eine weitere Variante der sogenannten Straßen-Windgeneratoren vor, bei der eine Vielzahl kleiner Rotoren mit senkrechter Achse innerhalb der in den USA weit verbreiteten Fahrbahn-Begrenzungen installiert sind.

Der Fahrtwind vorbeifahrender Fahrzeuge soll Strom für die Straßenbeleuchtung, für Ampeln und Hinweisschilder erzeugen.

Sein Entwurf unter dem Titel Median Strip by Wind Power Generation erinnert auch ein wenig an das Konzept von Mark Oberholzer von 2006, das ich bereits bei den Darrieus-Rotoren III vorgestellt habe habe (s.d.).

Starck-Rotor

Starck-Rotor


Doch 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 eigentlich schon im September dieses Jahres auf den Markt gebracht werden, was dann jedoch nicht geschieht. Auch später hört man nichts mehr von diesem kundenfreundlichen Ansatz.

Über die weitere Entwicklung der Starck-Designs berichte ich ausführlich unter den Darrieus-Rotoren V (s.d.).

Gemeinsam mit Pramac arbeitet Starck übrigens auch an einen Elektrofahrzeug sowie einem Solar/Wasserstoff-Boot.


Ein Beitrag zum core77 Designwettbewerb im Februar 2008 ist das Konzept eines Wind-Helmet von Wai Hoong Leng aus Malaysia.

Wie man anhand der Abbildung sehen kann, besitzt der Motorradhelm mit integriertem Windkraftwerk an der Oberseite einen Luftkanal mit einer kleinen Turbine, die mit Hilfe des Fahrtwinds die mitgeführten Elektrogeräte wie Handy oder iPod auflädt.

Der Entwurf bekommt zwar gute Presse, eine Umsetzung ist bislang aber nicht in Sicht.

Eubanks-Rotor

Eubanks-Rotor


Und auch sonst gibt es in diesem Jahr wieder diverse neue Innovationen.

Der Amerikaner Jim Eubanks aus Lakeland, Florida, stellt beispielsweise gemeinsam mit seinem Sohn Gary Anfang 2008 eine leicht verwirrende Windkraftanlage auf einem 12 m hohen Mast vor, bei der er verwundene Savonius- mit senkrechten Darrieus-Flügeln kombiniert.

Die aus GFK hergestellte Anlage kostet den Bastler rund 500 $ und viele Stunden Arbeitszeit, weiteres Geld steckt er in Patentanträge. Einsparen soll ihm der Rotor monatlich 50 $ von der Stromrechnung.

Auch dieses Projekt gehört zu den vielen, von denen später niemand mehr redet.


Der Erfinder und Unternehmensgründer A. Michael Baca aus Albuquerque, New Mexico, 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.

Die Entwicklung scheint an Bacas erster, 2006 gegründeter und in Albuquerque angesiedelter Firma MDL Enterprises LLC durchgeführt worden zu sein, wo die Turbinen ursprünglich einmal in großer Zahl den Aufwind an den Seiten von Gebäuden nutzen sollten - wovon man später aber wieder abkommt.

Baca meldet 2008 das erste Patent an (US-Nr. 8.067.852, erteilt 2011; vgl. Nr. 7.868.476), außerdem gründet er gemeinsam mit zwei Partnern, Luis M. Ortiz und Donald Wichers, und ebenfalls in Albuquerque, die Firma Native Power Systems LLC, mittels der er nun eine Kooperation mit dem Technologieunternehmen Ktech Corp. plant, um Anlagengrößen von 1 – 2 kW zu entwickeln. Hierfür ist allerdings 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, damit es von dem Stamm selbst hergestellt werden kann.

Es läßt sich jedoch nichts darüber finden, daß das Projekt auch nur einen Schritt weitergekommen ist.


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.

Heliwind Grafik

Heliwind (Grafik)

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.

Es ist nichts davon festzustellen, daß irgendeines dieser hochfliegenden Konzepte auch nur als Kleinversuch umgesetzt wurde.


Auf der Windpower 2008 Conference and Exhibition im Juni in Houston stellt die Firma BroadStar Wind Systems Lp aus Dallas, Texas, erstmals nach vierjähriger Entwicklungsarbeit ihre neuentwickelte und patentierte AeroCam turbine vor (US-Nr. 7.365.448, erteilt 2008).

Es handelt sich um einen von Thomas G. Stephens und Stephen Eles im Rahmen ihrer 2004 gegründeten Firma X-Blade Systems erfundenen, horizontalen Zykloid-Rotor mit geraden Blättern, die sich automatisch an das Windaufkommen anpassen.

Aufgrund der Namensgleichheit mit einem anderen Unternehmen entschließt man sich 2008 zu dem neuen Namen BroadStar.

AeroCam II Rotor

AeroCam II

Das an ein Wasserrad erinnernde Modell AeroCam II ist für 100 kW ausgelegt, während das nächstgrößere Modell AeroCam III beispielsweise 12 Blätter besitzt, 10 m breit ist, und einen Durchmesser von 6,5 m hat. 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 AeroCam IV mit 500 kW Leistung (12 m Breite, 10 m Durchmesser, 500.000 $) 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 von Jim Barnes gegründeten Firma FM Facility Maintenance aus Hartford, Connecticut, wird außerdem im März 2009 eine strategische Partnerschaft eingegangen, als die in finanzielle Schwierigkeiten kommt und Konkurs anmeldet. Barnes selbst wird mit 6 Mio. $ Mehrheitsinvestor der Firma. Und im Jahr 2010 wird auf der Messe Windpower immerhin eine mobile 11 kW Anlage vorgestellt

Es läßt sich aber nichts darüber finden, daß irgend eines der o.g. Projekte tatsächlich umgesetzt worden sei, und auch die Präsenz einer Firma namens BroadStar Wind Corp. aus Cheshire, Connecticut, die zu einem späteren Zeitpunkt AeroCam-Rotoren als vertikale 11 kW Systeme anbietet, scheint daran nichts zu ändern.

Auf der Hompege des Unternehmens ist nach 2008 nur noch eine einzige Meldung aus dem Jahr 2012 zu finden, der zufolge ein Berufungsgericht in New Orleans die Klage von Stephens zurückgewiesen hat, und die Patentrechte der Firma BroadStar zugesprochen hat. Von weiteren Geschäfterfolgen ist trotzdem nichts mehr zu sehen.


Auch das US-Unternehmen EarthTronics Inc. aus Muskegon, Michigan, stellt Mitte 2008 ein neues 200 W Kleinwindkraftwerk mit einem Durchmesser von 90 cm vor, die es Meldungen vom Dezember zufolge ab sofort in den US-weit verbreitenen ACE hardware stores zu kaufen gibt.

Die patentierte WindTronics 760 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 (Blade Tip Power System, BTPS).

Diese innovative Windkraftanlage ist das erste kommerzielle Produkt, das von Imad Mahawili am Michigan Alternative and Renewable Energy Center (MAREC) der Grand Valley State University in Muskegon entwickelt worden ist, der seit 2003 dort als Institutsleiter - und ab dem Frühjahr 2009 als Chefwissenschaftler des neuen Unternehmens agiert.

Der Vertrieb erfolgt durch die Firma WindTronics Energy Solutions LLC in Gainesville, Florida, und die Herstellung durch die Altronics Energy LLC in Grand Rapids, einem Geschäftsbereich der Altron Automation Inc.

Honeywell Rotor

Honeywell Windgate
Wind Turbine

Mitte 2009 wird auch in Deutschland über diese getriebelose Kompaktturbine berichtet. Die zwischenzeitlich 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 (o. WindTronics Honeywell) auf den Markt bringen will, die über die Hardware-Kette ACE und in Zusammenarbeit mit dem Lizenznehmer und Markenamen-Inhaber Honeywell International Inc. aus New Jersey verkauft werden soll.

Das Unternehmen behauptet, daß dieses 2 kW Windrad die niedrigste Investition pro installiertes Watt erfordert, und mit 4.500 $ nur ein Drittel des Preises vergleichbarer Modelle kostet.

Im Jahr 2010 zahlt die Provinzregierung der Firma 2,7 Mio. $, um die Herstellung der Anlagen in Windsor, Ontario, anzusiedeln. Die Bedingung dafür ist die Schaffung von 200 Arbeitsplätzen, was WindTronics auch zusagt.

Mitte 2010 wird der Preis für das inzwischen mit WT6500 bezeichnete Modell auf 6.495 $ heraufgesetzt, das nun endlich im August in die Regale kommen soll.

Das gut 40 kg schwere Honeywell-Windrad (andere Quellen: 73 kg, 110 kg) ist ein Vielblattsystem mit 1,8 m Durchmesser, das bei durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten 1.580 kWh pro Jahr liefern soll, in Spitzengebieten sogar bis zu 2.700 kWh. 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.

Ebenfalls 2010 gewinnt die Innovation den Edison Award in Gold.

Tatsächlich dauert es dann aber doch noch bis zum April 2011, bevor die Honeywell-Rotoren anläßlich des diesjährigen Earth Day auf dem Markt angeboten werden, zu einem inwischen wieder reduzierten Preis von 5.795 $ zuzüglich Installationskosten. Erste Nutzerberichte sind jedoch enttäuschend, so habe eine Anlage in guter Windlage im Laufe von 15 Tagen nur eine einzige Kilowattstunde produziert. Und dies bei Gesamtinstallationskosten von 12.500 $.

Mitte 2011 sollen bereits mehr als 100 Anlagen in Betrieb sein, doch die negativen Berichte mehren sich. Auch bei einem Test auf dem Versuchsfeld Site Expérimental pour le Petit Eolien de Narbonne (SEPEN) in Südfrankreich wird Meldungen vom August 2011 zufolge eine WindTronics-Windturbine schon innerhalb des ersten Monats der Operation wieder entfernt. Der französische Vertriebspartner von WindTronics kündigt daraufhin einen Test auf seinem eigenen Versuchsfeld in Brittany, wo der Rotor mit einer Windspire- und einer Skystream-Anlage verglichen werden soll.

Im März 2012 kündigt das Unternehmen an, daß man aufgrund der unbefriedigenden Einspeisevergütung von 13 Cent/kW Windsor verlassen, und nach Michigan ziehen würde. Ein weiterer Grund ist eine Steuergutschrift in Höhe von 3,7 Mio. $, die der Staat Michigan der Firma bereits 2009 angeboten hatte, um die Produktionsstätte anzuziehen. Da in Windsor statt den zugesagten 200 nur 20 Jobs geschaffen wurden, untersucht die kanadische Provinzregierung derweil, ob es Möglichkeiten gibt, von den 2,7 Mio. $ etwas zurückzuerhalten.

Im Juni 2012 vergibt die Michigan Economic Development Corp 450.000 $ aus dem Michigan Business Development-Programm als Anreiz für den Rotorhersteller Altronics, der zusagt, 2,5 Mio. $ in eine Expansion zu investieren, um innerhalb von drei Jahren 90 Arbeitsplätze zu schaffen. Ein weiterer Teil des Anreize-Pakets enthält einen 200.000 $ Vertrag, um über einen Zeitraum von sechs Jahren 51 Arbeiter durch ein Windenergie-Programm der Hochschule weiterzubilden.

Ab August 2012 können die WindTronics Windkraftanlagen in Europa über die Firma GE4ALL Nederland BV bezogen werden. Allerdings nicht lange, denn schon im Januar 2013 gibt die WindTronis bekannt, daß ihr einziger Zulieferer, die Altronics Energy LLC, ihre Tore geschlossen hat, da es nicht gelungen ist, die hochgesteckten Erwartungen zu erfüllen. Als Resultat wird beschlossen, auch die WindTronis zu schließen. Dem Stand von 2014 zufolge bietet die EarthTronics Inc. inzwischen nur noch LED-Leuchtmittel an.


Ein Konkurrent von EarthTronics ist die seit 1973 bestehende Firma Cascade Engineering aus Grand Rapids, Michigan, die ab Oktober 2008 eine dem WindTronics-Modell optisch sehr ähnliche Anlage herstellt und vertreibt.

Swift Turbine Rotor

SWIFT Mk II

Das als besonders leise beworbene SWIFT Mk II Kleinwindrad ist von der 2002 gegründeten schottischen Firma Renewable Devices Ltd. ab 2004 entwickelt worden, und wird bereits in England, Belgien, Holland und Neuseeland verkauft. Das Unternehmen ist auch heute noch auf dem Markt.

Cascade erwirbt eine Herstellungs-Lizenz für die USA wo die Anlagen für 10.000 - 12.000 $ auf den Markt kommen sollen. Außerdem liefert Cascade auch die Blattkränze an das schottische Unternehmen.

Die SWIFT-Turbine hat eine Nennleistung von 1,5 kW, und besitzt 5 umringte Blätter. Sie hat einem Durchmesser von 2,1 m, und soll bei optimalen Windverhältnissen pro Jahr 2.000 kWh 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 $. Daran schließen sich im April und Juli jeweils 6 Anlagen an 4 Standorten der Firma Meijer Inc. an. Insgesamt sind bis zu diesem Zeitpunkt 32 Anlagen verkauft worden.

Beworben wird die SWIFT-Turbine mit ihrem patentierten Geräusch-Unterdrückungs-System, einem Diffusor-Ring, der die Rotorspitzen umgibt, und einen Geräuschpegel der deutlich unter 35 Dezibel garantieren soll. Außerdem wird auf eine 5-jährige Studie des schottischen Seevogel-Zentrums Bezug genommen, die bestätigt habe, daß die SWIFT-Windturbine keine Gefahr für Fledermäuse und Vögel darstellt.

Im Oktober 2010 wird eine SWIFT-Turbine im Rahmen des Independent Testing project des National Renewable Energy Laboratory und des US Department of Energy (NREL/DOE) am National Wind Technology Center (NWTC) installiert und einer Prüfung unterzogen, wobei die Anlage als 1 kW Turbine mit einem Rotordurchmesser von 2 m deklariert ist. Die Nabenhöhe beträgt 13,72 m. Die Anlage ist 13 Monate in Betrieb, in welchen sie 1.155 kWh produziert. Im Juni 2012 wird die Turbine wieder abgebaut. Die vorläufigen Ergebnisse sind im Netz veröffentlicht (SWIFT Wind Turbine Testing and Results), der Abschlußbericht scheint aber noch immer nicht verfaßt worden zu sein.

Dem Stand von 2014 zufolge wird die Anlage auch weiterhin von diversen Anbietern offeriert, z.B. im ecopowershop.com - zu einem Preis von 5.880 £.


Der Think Tank Green Wave Energy Corp. (GWEC) in Newport Beach, Kalifornien, wird im Oktober 2008 von Mark Holmes und Dave New gegründet, um Produkte zur autarken Energieversorgung herzustellen, darunter Windkraftanlagen, Wellenenergie-Generatoren, Wasserströmungsturbinen und Kombinationsprodukte (Solar/Wind/Batteriespeicher).

Windsock Turbine

Windsock Turbine

Das erste Produkt ist der World Light Pole, eine freistehende, autonome Beleuchtungsanlage. Eine Komponente davon ist – neben 4 Stück 80 W PV-Paneele – die neu entwickelte Windsock Windturbine, die in Kürze separat auf den Markt gebracht werden soll. Anschließend soll sie zu kommerzieller und industrieller Größe hochskaliert werden.

Das Team von Green Wave hat im Laufe von anderthalb Jahren mehr als 20 verschiedene Typen von Windkraftanlagen gebaut und getestet, bevor die Erfindung des Windsock gelang – der allerdings noch immer in der Entwicklungsphase ist.

Zwar wird im März 2010 die Produktion von World Light Pole Solar-Wind-Lichtsytemen bekannt gegeben – und auf einem Video wird eine große mobile Einheit mit ausklappbaren PV-Paneelen und vier Windsock-Turbinen zu sehen –, aber nach dieser Nachricht ist nichts Neues mehr darüber zu hören.

Auf der Homepage ist allerdings noch immer eine Webcam geschaltet, über die der vermutlich bislang einzige Prototyp im Einsatz beobachtet werden kann, und bis Anfang 2013 gibt es auch noch den einen oder anderen Facebook-Eintrag.


Ein weiteres Mini-Windrad namens Mini Kin Green Power Generator, das als Alternative für Regionen gedacht ist, in denen mehr Wind als Sonnenstrahlen geerntet werden kann, kommt im November 2008 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 – zum Beispiel außen am Fenster, am Fahrradlenker oder am Oberarm. Auf dem mitgelieferten Ständer kann es aber auch ganz einfach in den Wind gestellt werden. Nach nur einer Stunde Ladezeit soll man sein Handy rund 2,5 Stunden nutzen können.

Das Gerät, das im britischen Online-Shop ‚I Want One Of Those’ für rund 30 £ angeboten wird, kann damit als eines der kleinsten Windkraftwerke der Welt bezeichnet werden.

Febot Grafik

Febot (Grafik)


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 um ein Konzept handelt.


Ebenfalls im November 2008 präsentiert ein US-Blog den Entwurf einer mobilen Heimkraftanlage unter dem Titel Portable Windpower – 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.

Kemmerer-Entwurf Grafik

Kemmerer-Entwurf
(Grafik)


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. Eine Umsetzung ist bislang nicht erfolgt.


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 (WO-Nr. 2008/109784; vgl. US-Nr. 20100202869).

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 liebevoll als tree-hugging turbine bezeichnete Innovation wird im Patentantrag Hubless 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. Auch hier gibt es noch keine Schritte zu einer Umsetzung zu verzeichnen.


In diesem Jahr sind aber dafür noch weitere Firmengründungen zu vermelden:

Der deutsche Unternehmer Lars Mach beispielsweise gründet im Jahr 2008 im estnischen Tallinn die Firma Goliath Wind OÜ, deren Kerngeschäft ein neuartiger Ringgenerator für niedrige Drehzahlen ist.


Ringgenerator (Grafik)

Mach hatte bereits Ende 2006 Verhandlungen mit Wissenschaftlern der Universität Durham in Großbritannien geführt, wo Prof. Ed Spooner und sein Team einen sehr leicht skalierbaren Ringgenerator mit segmentiertem Design entwickelt hatten. Durch seinen ausgefeilten Korrosionsschutz läßt sich dieser Generator sogar unter Wasser in Gezeitenkraftwerken verwenden.

Zu den Investoren des neuen Unternehmens gehören neben der Durham University selbst, sowie dem britischen National Renewable Energy Centre (NaREC), auch der estnische Entwicklungsfonds und private Aktionäre, wie z.B. die Firma PowerDrive OÜ von Mirjam-Mari Marastu, die sich mit 21,37 % beteiligt. Als Entwicklungsparner werden die Firmen WINDnovation Engineering Solutions GmbH aus Berlin, sowie die Straintec AG aus Wollerau, Schweiz, genannt.

Im Juni 2012 beginnt die Entwicklung eines neuen 3 MW Ringgenerators, und im Dezember gibt die Firma bekannt, da sie von Enterprise Estonia unterstützt wird. Bislang habe man für Forschung und Entwicklung 1,9 Mio. € investiert, von denen 1,1 Mio. € über die EAS aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung stammen. Das entsprechende Projekt ,Innovativer Speichen-basierter 3-MW-Ringgenerator für Windenergieanlagen begann im Mai 2011 und läuft bis August 2013. Dabei werden mehrere Ringgeneratoren von bis zu 16 m Durchmesser gebaut.

Resultat der Arbeiten ist die für kaltes Klima optimierte Capella 3.3 Windturbine – welche die innovative, getriebelose Cyclos-Ringgenerator-Technologie mit ihrem Wirkungsgrad von 93,5 %  verwende. Die Windkraftanlage mit ihrer Nennleistung von 3,33 MW kann mit einer Nabenhöhe von 100 m oder 120 m geliefert werden.

Im Juni 2014 vereinbaren die Goliath Wind und der PAKRI Wissenschafts- und Industriepark in Estland ein Joint Venture zu bilden, um insgesamt 3 der neuen Capella-Anlagen zu installieren, die pro Stück rund 1 Mio. € kosten.

Electric Pinwheels

Electric Pinwheels


Ein weiteres Unternehmen, das im Jahr 2008 gegründet wird, ist die Electric Pinwheels LLC von Adam Richard Brown aus Windsor, New York, die neben Windturbinen auch Solarpaneele-Tragstrukturen, komplette Off-Grid-Systeme sowie Windmesser entwickelt und produziert.

Das Windrad vom Typ EP-220, welches die Firma vermarkten will, hat 5 Rotorblätter aus einem Gewebematerial, die um 63 % leichter sind, als aus GFK hergestellte, und die sich innerhalb von wenigen Sekunden schraubenlos an den Rotor des Generators montieren lassen, dessen Stator in die feststehende Aufnahme integriert ist.

Der Windrotor hat einen Durchmesser von 1,37 m, und eine Nennleistung von 220 W bei 12,5 m/s Windgeschwindigkeit. Das Gewicht der gesamten Anlage beträgt 12 kg.

Grundlage ist Browns Patent Semi-rigid wind blade, das er 2009 beantragt (US-Nr. 8.430.637, erteilt 2013).

Nach der Durchführung von Test in Windsor im September 2010, wird im Folgemonat die Einführungen einer mobilen Windturbine mit leichten, halbtransparenten Blättern bekanntgegeben, die aus recyceltem Kunststoff hergestellt nun in 21 Farbkombinationen auf den Markt kommen sollen.

Obwohl das Unternehmen seine Beta-Level-Wind-Turbinen für den halben Listenpreis anbietet, scheint es nicht zu gelingen, zu Geschäftsabschlüssen zu kommen – und schon 2011 meldet die Homepage, das man geschäftlich nicht mehr aktiv sei.


Im Jahr 2008, und nach vier Jahren Arbeit, schließt die 2004 von Marc Hugues Noel Parent in Sainte Tulle, Frankreich, gegründete Firma Eole Tech die Entwicklung einer Windkraftanlage namens WMS50 ab (Water Maker System), welche die Betreiber mit Trinkwasser versorgt. Auf die Idee dazu war Parent bereits 1997 gekommen, als er auf Saint Barthelemy in der Karibik lebte, und das erste Patent wird im Jahr 2001 in Frankreich eingereicht (FR-Nr. 2833044, erteilt 2003). Im Laufe der Jahre folgen diverse weitere Patente.

Nun wird die Anlage auf dem Technologie- und Wissenschaftspark Sophia Antipolis bei Antibes an der Côte d’Azur öffentlich vorgestellt – und Parent hebt die Firma Eole Water SAS aus der Taufe.

Die Wind-Turbine nutzt den gewonnenen Strom, um die Luft abzukühlen und Wasser zu machen. Ein 15 m hohe Windkraftanlage kann in nur einer Stunde installiert werden. Die Kosten pro Gerät werden zu diesem Zeitpunkt auf 9.000 – 25.000 € geschätzt.

Dank der französischen Venture Capital Equity gelingt es bereits ein Jahr später das Design für eine neue Windkraftanlage vom Typ WMS1000 zu entwickeln, die pro Tag 1.000 Liter Wasser bereitstellen kann, bei durchschnittlicher Luftfeuchtigkeit und einer Windgeschwindigkeit von 35 km/h. Die Kosten für diese Entwicklung betragen etwa 2 Mio. €.

Die 6 x 2 m große und 12 t schwere Gondel sitzt auf einem 24 m hohen Mast, und beinhaltet neben den Kühlgeräten eine 30 kW 3-Blatt-Windturbine (bei einer Mindestenstwindgschwindigkeit von 24 km/h) mit einem 13 m durchmessenden Rotor. Die minimale Windgeschwindigkeit für die Wasserproduktion beträgt 7 m/s. Das gewonnene Wasser fließt in einen Sammelbehälter und wird dann durch ein fünfstufiges Filtrationssystem geführt, um sicherzustellen, daß alle Verunreinigungen aus der Luft entfernt werden, und dann trinkbar ist. Die Anlage ist darauf ausgelegt, Windgeschwindigkeiten von bis zu 180 km/h standzuhalten und auch Sandpartikel zu blockieren.

Für sonnenreiche Gebiete, wo die Winde aber unzuverlässig sind, entwirft Eole auch ein WMS-30 kW Solar-Paneel, um die Kondensations/Filteranlagen zu betreiben.

Eole Tech-Anlage Grafik

Eole Tech-Anlage (Grafik)

EoleWater präsentiert seine Entwicklungen in den Jahren 2009, 2011 und 2012 auf dem Abu Dhabi World Future Energy Summit in den Vereinigten Arabischen Emiraten, sieht sich bei seinem Produktvermarktungsprozeß aber unvorhergesehenen geopolitischen Herausforderungen gegenüber. Das Unternehmen bemüht sich erfolglos, Regierungen und internationale Organisationen davon zu überzeugen, die Wind/Wasser-Systeme für die Bürger und Nutzer zu kaufen, da klar ist, daß die meisten Endkunden nicht über die Mittel verfügen, um sich die Technik selbst anzuschaffen.

Im Mai 2010 erhält das Unternehmen 1,2 Mio. € von Entrepreneur Venture, einem Venture-Capital-Unternehmen aus Paris. Nun geht es endlich vorwärts.

Nach mehr als 18 Monaten der Entwicklung und Erprobung in Frankreich, wird im Oktober 2011 die weltweit erste WMS1000 Windkraftanlage der 5. Generation, die in der Lage ist, aus der Luft-Kondensation 1 Tonne Wasser pro Tag zu produzieren, nach Musaffah in Abu Dhabi ausgeliefert, um ab November unter den dortigen extremen Wetterbedingungen getestet zu werden. Hier wird ein Tagesausstoß von 500 – 800 l erwartet. Im selben Monat wird der Bezug von PV-Produkten der französischen Firma Photowatt vereinbart. Bei dem ebenerdigen Testlauf, der bis zum März 2012 fortgeführt wird, zeigt sich, daß das System etliche Änderungen erfordert, um mit den Bedingungen in Abu Dhabi fertig zu werden, deren Abschluß bis zum Juni erwartet wird.

Es gelingt aber schon Trinkwasser in einer Qualitätsstufe herzustellen, welche die von der Weltgesundheitsorganisation festgelegten Normen überschreitet. Bei ebenerdigen Tests der Einheit unter Wüstenbedingungen mit 15 – 20 % Luftfeuchtigkeit werden pro Tag 800 l Wasser gesammelt. Sobald die WMS1000 auf dem Turm montiert wird, wird mit weit über 1000 l pro Tag gerechnet. Anderen Quellen zufolge ist es gelungen, bei einer durchschnittlichen Luftfeuchtigkeit von 45 %, und einer Durchschnittstemperatur von 24°C, einen Durchschnitt von mehr als 62 l Wasser pro Stunde zu sammeln.

Im Juli 2012 wird ArcelorMittal Stainless Europe Partner von Eole Water, und beteiligt sich an der Weiterentwicklung des Prototyps, und im September startet die dritte Testphase in Dubai, die in Kooperation mit der Emirates Marine Environmental Group (EMEG) durchgeführt wird, und Eole hofft, die Produktion hochfahren zu können, sobald die Tests endgültig abgeschlossen sind. Als Verkaufspreise werden zu diesem Zeitpunkt, je nach Modell, zwischen 9.000 und  25.000 € angegeben. Die Information, daß das Unternehmen in diesem Jahr bereits einen Umsatz in Höhe von 600.000 € hat, ließ sich noch nicht verifizieren.

Um sowohl die Produktionskapazität, als auch die Produktkapazität zu erhöhen, will das Unternehmen Fertigungspartnerschaften und Vereinbarungen mit Kundenländern, Organisationen oder anderen Unternehmen eingehen. Bislang bestehen solche mit Spie Oil & Gas, einem internationalem Unternehmen, spezialisiert auf Energiedienstleistungen und -technologien, das die Installation und Wartung der WMS1000-Anlagen in allen 28 Ländern übernimmt, in denen Spie aktiv ist; dem Spezialist für Edelstahl- und Nickellegierungen Aperam; Brevini, ein Hersteller von technologischem Equipment für die Energiebranche; und Carel, ein Unternehmen, das industrielle Luftbefeuchtungs- und Luftkontrollsysteme herstellt.

Im Herbst 2012 hagelt es dann Preise: Es beginnt im September mit dem Sustainable Business Prize während des MEDEF-Jahreskongresses, dem französischen, nationalen Verband der Führungskräfte; gefolgt im Oktober von dem Sonderpreis der Jury beim Finale dem französischen SMEs lets move; im November gibt es den H2O Awards in der Kategorie Innovativstes Produkt / Innovativste Technologie des Verlags CPI Dubai; und den Abschluß bildet im Dezember die Auszeichnung Innovation des Jahres durch den Wirtschaftsclub der Zeitung La Provence. Überhaupt gewinnt die Innovation seit 2011 zunehmend Presse.

WMS1000

WMS1000

Im Rahmen des 1,8 Mio. $ schweren Projektes in Dubai, das alleine durch Eole Water finanziert wird, soll die WMS1000 Windkraftanlage nun in Februar 2013 mit ihrem ersten Testlauf auf dem Mast beginnen, nachdem ein Start Ende des vergangenen Jahres durch den erforderlichen Papierkram verzögert worden war. Eigentlich wollte man die Anlage auf einer Insel installieren, die der EMEG-gehöret, doch es wurde befürchtet, daß das Gerät einige der dortigen Tiere stören könnte. Statt dessen ermöglicht es die EMEG, daß die Turbine nun in dem Naturschutzgebiet Ghantoot errichtet wird, wo sie auch von Besuchern gesehen werden kann.

Dies ist das zweite Gerät von Eole Water, das in den VAE getestet wird. Die neue Studie soll zeigen, daß das Gerät auch unter den härtesten Bedingungen funktioniert, wie im Sommer, wenn es häufig Sandstürme gibt, und die Temperaturen Spitzenwerte bis 50°C erreichen. Sollte die Anlage in dieser Umgebung zufriedenstellend arbeiten, in der es eine Menge Salz in der Luft gibt, Sandstürme, sehr trockene Luft und heiß Temperaturen, dann kann man sicher sein, das sie auch überall sonst auf der Welt arbeiten wird. Als Preise werden inzwischen Beträge zwischen 200.000 und 600.000 € genannt.

Im September 2013 wird das mit 28 PV-Paneelen ausgestattete neue Solar-Modell NERIOS.S3 Evo  vorgestellt, dessen erste Version nach Zacatecas in Mexiko ausgeliefert wird. Durch ein Eis-Speichersystem besteht keine Notwendigkeit mehr für Batterien jeglicher Art. Die 25.000 € teure Anlage verbraucht nur 3 kW und erzeugt jeden Tag bis zu 150 l sauberes Trinkwasser.

Einen weiteren Preis mit dem Titel ,Unternehmen und Umwelt 2013 gibt es im Dezember vom französischen Ministerium für Ökologie, nachhaltige Entwicklung und Energie.

Zu diesem Zeitpunkt ist in den USA auch schon die Aquavolve LLC aktiv, welche die Wassererzeugungseinheiten vor Ort vermarkten will. Bereits im November hatte man hier eine karitative Zusammenarbeit mit der Benevolent Water Aid Inc. beschlossen, um weltweit Projekte für sauberem Wasser zu finanzieren.

Im Februar 2014 erhält Aquavolve die Möglichkeit, die revolutionäre Technologie im Dag Hammarskjöld Auditorium in der UNO zu präsentieren.

Anmerkung: Ein ähnliches System aus dem Jahr 2007 mit dem Namen ,MAX Water stammt aus Australien und wird ausführlich in der entsprechenden Länderübersicht präsentiert (s.d.).


2009


Im Februar 2009 wird der Industriedesigner Ange Salomon aus Spanien als Teilnehmer des core77 Designwettbewerbs bekannt, bei dem er ein Windkraftkonzept vorstellt, das sogar einige Chancen auf eine Umsetzung hat - auch wenn es bislang noch nicht dazu gekommen ist.

HydroWind-Design Grafik

HydroWind-Design (Grafik)

Das HydroWind genannte 12 V System von ist in erster Linie für Camper gedacht, die damit ihre Handys, MP3-Player oder LED-Lampen versorgen sollen, 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 aber auch in einem Bach oder Fluß betreiben – daher der Name –, wenn nicht genügend Wind weht.


Der Designer Djordje Cukanovic aus Serbien wiederum präsentiert im gleichen Monat 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.

E.H.I.T.S Grafik

E.H.I.T.S (Grafik)


Lustig finde ich auch das Konzept eines klappbaren Elektrofahrrads, das der Designer Ben Lai im März 2009 vorstellt.

Sein Energy Harvesting Intermode Transport System (E.H.I.T.S.) ist das bislang wohl grünste und futuristischste Fahrrad zugleich - da es nicht nur selbst pedalbetrieben ist, sondern gleichzeitig auch noch ein mobiles Kraftpaket darstellt, mit der Fähigkeit, Strom aus gleich zwei erneuerbaren Energien zu erzeugen.

Nicht nur, daß der Körper des High-Tech-Bikes mit eingebetteten Solarzellen gespickt ist, auch die nabenlosen Räder des Fahrrads agieren als eingebaute Windkraftanlage, die Strom nicht nur erzeugt, wenn das Fahrrad in Bewegung ist, sondern auch, wenn es stationär aufgebockt ist.

Die erzeugte Energie wird in einem Akku-Pack gespeichert der in der Nähe der Pedale installiert ist.


Im Jahr 2008 wird auch das Design Triton vorgestellt, eine autonome Warn- und Orientierungs-Boje für den Einsatz auf See, die von Hakan Gürsu und seinem in Ankara beheimateten Büros Design Nobis konzipiert worden ist, aus dem – unter vielem anderen – auch das außerordentliche Solarschiff Volitan stammt (s.d.).

Die Boje nutzt die Sonne und den Wind, um sich mit Energie zu versorgen, und der Name Triton, der kleine Meeresgott und Sohn des Poseidon, symbolisiert Selbstvertrauen, Haltbarkeit und die perfekte Harmonie mit der Umwelt. Die Umsetzung dieser hehernen Ansprüche erfolgt durch einen vertikalen 3-Blatt-Rotor, dessen Blätter gleichzeitig mit Solarzellen laminiert sind.

Der Entwurf wird umgehend beim Design Turkey 2008 Wettbewerb ausgezeichnet, einen weiteren Preis gibt es beim A' Design Award 2012.


Nicht ganz nachvollziehbar finde ich dagegen eine Erfindung von James ,Jim Boswell aus Fresno, Kalifornien, die im Februar 2009 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 Phänomen’ die ununterbrochene Leistungsabgabe ermöglichen. Die Windrad-Form hat Boswell deshalb gewählt, um die Produkt-Klassifizierung und die damit einhergehende Förderung bei 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 eigenen Angaben zufolge vor einigen Jahren als Hochspannungstechniker einen schweren Unfall hatte – einen 16.000 V Schlag, der ihn zu Boden fallen ließ, wobei er diverse Knochenbrüche erlitt –, 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 das System arbeitet. Möglicherweise handelt es sich bei Boswell daher um einen Hochstapler – was sich Jahre später auch bestätigt: In einem anonymen Forumseintrag vom November 2012 ist zu lesen: „Ich finanzierte Jim Boswell und arbeitete mit ihm. Dieser Kerl stahl eine ziemliche Menge Geld von mir und ist der größte Betrüger, den ich je getroffen habe.“ Den Rest der Geschichte kann man sich wohl sparen.


Im Februar 2009 meldet der Erfinder Avi Efratyi aus Har Adar in Israel das Patent für einen Windpark an, dessen zusammengeschaltete Anlagen mit Hilfe von Hydraulikmotoren oder Turbinen einen unter Druck stehenden Hydraulikfluß schaffen, der am Boden plazierte elektrische Generatoren antreiben soll (US-Nr. 8.669.671, erteilt 2014; vgl. Priorität IL-Nr. 189.765 von 2008). Über diesen technologischen Ansatz werde ich weiter unten noch ausführlicher zu sprechen kommen.


Im Stadium der Markteinführung befindet sich bereits eine Aufdach-Windkraftanlage, die im April 2009 erstmals auf der Windpower conference in Chicago vorgestellt wird.

Der getriebelose Wind Cube der 2006 in Akron, Ohio, von Mark L. Cironi gegründeten Firma Green Energy Technologies LLC beruft sich auf das Bernoulli-Prinzip, und soll 60 kW leisten. Eine Doppelversion mit 120 kW wird ebenfalls angeboten.

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 dabei das Doppelte eines gleichgroßen Rotors ohne Trichter erwirtschaften.

Die erste kommerzielle Anlage wird zu einem Preis von 279.000 $ auf einem Industriegebäude der Firma Crown Battery installiert, in den Auftragsbüchern der Firma 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 behauptet, ein vollständig ausgestattetes Werk zu haben, und beabsichtigt, im Juli 2009 mit der Produktion von 32 Geräten pro Woche zu beginnen. Was dann auch die letzte Meldung ist, die man von dem Unternehmen je hört.

Paul Gipe berichtet allerdings im Juli 2013, daß der Wind Cube Ende 2012 in Wind Sphere umbenannt wurde. Nun soll eine 35 kW Turbine mit 10 m großem Rotor 150.000 - 225.000 $ kosten. Doch auch jetzt ist nicht das Geringste über weitere Geschäftserfolge zu finden.


Im April 2009 erfolgt eine Veröffentlichung, die schon seit langem überfällig ist – bzw. die ihr zugrunde liegende Untersuchung. In Schoondijke, Teil der windreichen niederländischen Provinz Zeeland, werden über einen Zeitraum von einem Jahr zwischen dem 1. April 2008 und dem 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).

Die Kleinwindanlagen im Zeeland-Test

Zeeland-Test

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 Leistungssportler und mittelgroßen Windenergieanlagen), der sich als Kontrapunkt zu den obigen Aussagen empfiehlt.


Die Entwicklungen gehen jedoch trotzdem überall - und für alle Größen - eifrig weiter, und so melden Wissenschaftler der Purdue University und des Sandia National Laboratory in West Lafayette, Indiana, im Mai 2009 die Entwicklung von Smart turbine blades, die den Wind wesentlich besser nutzen sollen als bisherige Rotorblätter.

Dabei verfolgen in die Blätter integrierte Beschleunigungssensoren die rasch wechselnden Wind-Bedingungen – und eine Software reagiert darauf ‚online’, indem die die Blätter den jeweiligen Verhältnissen anpaßt. Solche Sensoren könnten in Zukunft maßgeblich werden für Rotorblätter, die Klappen haben, wie jene an den Flügeln eines Flugzeugs, um die aerodynamischen Eigenschaften zu ändern. Mit konstanten Sensordaten könnten die Klappen in Echtzeit auf wechselnde Winde reagieren.

Den Wissenschaftlern zufolge kann die Entwicklung einen großen Einfluß auf den Betrieb von Windkraftanlagen haben – denn schon ein Fehler beim Anstellwinkel eines einzelnen Rotorblattes um 2° kann zu einer 12 %-igen Reduktion der Leistung führen. Das neue Blatt soll an einer Windturbine am Agriculture Research Service Laboratory in Bushland, Texas, getestet.

Nachdem man lange nichts mehr über das Projekt gehört hat, wird im April 2012 gemeldet, daß das Purdue-Forscherteam um Prof. Douglas Adams von der Abteilung für Informatik und Netzwerksysteme (ZNS) der National Science Foundation einen Drei-Jahres-Zuschuß in Höhe von 1,6 Mio. $ erhalten hat, um die Sensortechnik und die Simulationswerkzeuge zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der ,smarten Windkraftanlagen und Windparks voranzutreiben.


Im Juni 2009 wird der 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 schlichte Windrad von Vetteses Firma Wind Simplicity Inc. in North York, Ontario, und zwar in den Modellgrößen 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 weiteren ersten Preis beim Green Dot Award 2008, sowie den National Energy Globe Award 2009.

Doch auch hier muß das anschließende Verschwinden von Rotor und Firma in der Versenkung festgestellt werden.


Ein weiterer Rotor, der im Juni 2009 in die Presse kommt, stammt von Ben Brickett aus Eliot, Maine, Gründer der seit 1998 bestehenden Firma Blue Water Concepts Inc.

Brickett-Rotor

Brickett-Rotor

Das recht konventionell aussehende Modell, dessen Patent bereits angemeldet sei, 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, während der von Brickett erfundene ,variable force generator’ oder auch ,variable flux generator’ Teil des Rotorkranzes ist, und nicht in einer separaten Getriebebox steckt.

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.

Brickett erhält zwar 12.000 $ Startkapital vom Maine Technology Institute, und ist nun auf der Suche nach Risikokapital und Zuschüssen, um die erste Reihe von 100 Prototypen in Größen zwischen 2 und 5 kW zu finanzieren, die er anschließend zu Preisen zwischen 5.000 und 10.000 $  verkaufen will. Doch auch hier ist später nichts mehr darüber zu vernehmen.


Ebenfalls im Juni 2009 bringt die Firma Kinesis Industries LLC mit dem kleinen Windlader K3 ein Gerät auf den Markt, das Stromerzeuger und Speicher in einem ist.

Dabei speichert der K3 nicht nur die Sonneneinstrahlung über sein PV-Paneel, sondern kann auch Windenergie in Strom wandeln, sodaß man nun auch in der Lage ist, über Nacht Strom zu speichern, wenn denn genügend Wind vorhanden ist. Im Gegensatz zu dem ,HyMini von 2007 oder dem ,Mini Kin von 2008 (s.o.) kann der K3-Lader sogar selbständig stehen.

Auch die Akkuleistung des auf 99 $ bezifferten Geräts ist mit 4.000 mAh zufriedenstellend, denn nach nur einer Stunde in der Sonne oder im Wind sind 30 Minuten Sprechzeit auf dem Handy möglich. Genauso gut kann man natürlich auch Taschenlampen oder mp3 Geräte aufladen.

Später ist von der Firma nichts mehr zu hören, obwohl es den K3 auch 2014 noch auf einigen Plattformen zu kaufen gibt – z.B. auf ebay zu einem Preis von 23 € (zzgl. 44 € Versand!).


Mindestens genauso clever ist der iFan aus dem Studio Tjeerd Veenhoven in Groningen, Niederlande, der im Dezember 2010 in den Blogs erscheint.

Bei Veenhoven Konzept handelt es sich um eine Gummi-Hülle, in die das iPhone geklemmt wird, und die mit einem Lüfter an der Oberseite versehen ist, um den Wind einzufangen.

Der praktisch veranlagte Designer verwendet einen modifizierten Computer-Lüfter, mit dem es ihm gelingt, sein Handy innerhalb von 6 Stunden zu laden.

Nun arbeitet er daran, die Lüfterblätter noch effizienter zu machen, sowie eine Halterung für Fahrradlenker zu entwickeln. Von einer Produktion und Vermarktung ist aber noch nichts zu sehen.


Ebenfalls nicht unintelligent ist ein muskelbetrieber Kleinst-Lader, der zwar nicht mit Wind betrieben wird – allerdings einen Luftstrom als Mittler nutzt.

Orange Power Pump Grafik

Orange Power Pump (Grafik)

Die Orange Power Pump, die von der britischen Firma Gotwind und von Orange (der Hauptmarke der France Telecom Group) passenderweise erstmals im Mai 2009 auf den Glastonbury Music Festival vorgestellt wird, ist ein wirklich originelles Produkt für die Stromversorgung am Baggersee oder am Strand.

Denn dort hat man häufig eine Luftmatratze oder ein Schlauchboot dabei. Warum also nicht die Luftpumpe, mit der diese beiden Strand-Accessoires aufgeblasen werden, nicht auch gleichzeitig dazu benutzen, um mobilen Endgeräten eine kräftige Akkuladung zu verpassen?

Zumal man nicht mehr dazu braucht als ein kleines Windrad, das den Luftstrom zur Gewinnung von Strom einsetzt. Eine Minute lang mit dem Fuß pumpen soll genug Ladung generieren, um bis zu 5 Minuten telefonieren zu können. Leider läßt sich nichts darüber finden, daß die Power Pump zwischenzeitlich in Produktion gegangen wäre.

Hyperturbine Grafik

Hyperturbine (Grafik)


Ebenfalls  im Juni 2009 stellt J. Manuel Feliz-Teixeira aus Portugal das Konzept einer Hyperturbine vor, das er ausdrücklich als ‚Anti-Patent’ verstanden haben will – sprich als open access Technologie.

Seine runde Windturbine ist mit schmalen Lammellen in Form kleiner Tragflächen versehen, wobei diese in einer Version auf zwei Hälften, und einer anderen auf vier Viertel der Kreisfläche verteilt sind.

Durch Veränderung der Anstellwinkel wird der angeströmte Rotor in Drehung versetzt, während die Energieübertragung auf den Generator getriebelos über ein zweites, kleines Rad am Kopf des Sockels erfolgt.

Mit dieser Technik kann sowohl ein Wiederstandsläufer gebaut werden, wobei hier ein Winkel von etwa 45º angesetzt wird, als auch ein Auftriebsrotor, der dann mit einem Blattanstellwinkel von rund 20º hat.

Es werden zwar eine wissenschaftliche Analyse des Systems, sowie einige YouTube-Clips veröffentlicht, auf denen die Idee grafisch dargestellt wird – eine Umsetzung, die über ein 1 m großes Modell hinausgeht, erfolgte bislang allerdings nicht.


Wirklich bemerkenswert finde ich die Fortschritte der in London lebenden holländischen Produktdesignerin Merel Karhof im Bereich der Windkraftnutzung, die erstmals im Juli 2009 mit einem sehr lustigen Ansatz in die Blogs kommt.

Karhof, die zu diesem Zeitpunkt am Royal College of Art in London studiert, entwickelt aus einer kurbelbetriebenen Rundstrickmaschine und einem kleinen, handgemachten Windrad von 1,2 m Durchmesser die wohl erste Windstrickmaschine der Welt.

Anfangen tut sie mit einer sehr einfachen Kinderstrickmaschine, die auf dem Dach eines Gebäudes in South Kensington in eine Windstrickmaschine verwandelt wird, doch die sehr groben Strickwaren sind nicht zufriedenstellend. Als Karhof mit der Audax Textilmuseum in den Niederlanden Kontakt aufnimmt, wird ihr eine alte Socken-Strickmaschine aus den 1900er Jahren geschenkt, mit der es gelingt, richtige Strickwaren herzustellen.

Die Wind Knitting Factory strickt - je nach Wetterlage schneller oder langsamer - endlose Wollschläuche, aus denen anfangs 2 m lange Schals gefertigt werden. Auf Labels an den Schals steht, wie lange die Windstrickmaschine gebraucht hat, um sie herzustellen.

Bereits im Februar 2011 erzählt Karhof auf einer der vielen Ausstellungen, auf denen ihre produktive Installation zu sehen ist, daß sie an einer Umsetzung im Möbelbereich arbeitet.

Möbel aus Windenergie

Möbel aus Windenergie

Im Mai 2013 gründet sie dann ein kleine, temporäre Fabrik in den Niederlanden, um mit Wind eine ganze Sitzmöbelkollektion namens Furniture Windworks zu machen, worüber sogar die New York Times berichtet.

Für das Projekt Windworks arbeitet sie mit zwei benachbarten Windmühlen in Zaanse Schans, in der Provinz Nord-Holland, zusammen.

Die eine Mühle, Het Jonge Schaap, ist ein Sägewerk, welches das Holz für ihre Stühle, Hocker und Bänke zuschneidet, während die andere, De Kat, eine Farbmühle ist, die die Pigmente zubereitet, mit denen Karhof ihre Bezugsstoffe aus Wolle einfärbt, die durch die Windkraftstrickmaschine hergestellt werden.

Daneben spielt die Designerin noch mit anderen Wind-Harvestern herum – ein Besuch auf ihrer Homepage lohnt sich.


Im Juli 2009 wird eine recht mysteriöse Windkraftanlage namens WindPipe vorgestellt, die John R. Tuttle, Chef der gleichnamigen Firma John R. Tuttle Inc. (JRTI) erfunden hat.

Die Windenergieanlage, die wie ein grobes Musikinstrument aussieht, mit einem hornartigen Windfang an seinem Kopfende, besitzt keinerlei rotierende Teile.

Tuttle erklärt zwar, daß der Prototyp in jedem beliebigen Winkel montiert werden kann, und daß der Windfang auch nicht kreisförmig sein muß, sagt aber nicht, wie sein Gerät überhaupt funktioniert, das ab einer Windgeschwindigkeit von etwa 11 km/h Leistung abgeben soll.

Bevor man dies aber als unmöglich abtut, sollte man wissen, daß Tuttle der weltweit führende Patentinhaber im RFID-Sektor ist (Radio Frequency Identification Devices), mit mindestens 78 Patenten.

Im September 2009 wird eine Zusammenarbeit mit der Firma Phase IV Engineering Inc. vereinbart, und im Dezember wird bekanntgegeben, daß man den Bau eines eigenen Windkanals für Tests beendet habe.

Im nächsten Schritt will die JRTI im Frühjahr 2010 eine 9 m hoch Einheit bauen, die mit einem 35 km/h Wind bis zu 900 W erzeugen soll – und mit 70 km/h sogar 9 kW. Der aus weißem JFK geplante Prototyp wird ein Windfang mit einem Durchmesser von 3 m haben.

Auf jeden Fall wird im Jahr 2010 in Longmont, Colorado, die Firma WindPipe Corp. gegründet, die auf ihrer Seite auch eine Reihe eindrucksvoller Grafiken zeigt.

WindPipe-Prinzip Grafik

WindPipe-Prinzip
(Grafik)

Doch erst im August 2012 werden hier einige nähere technischen Angaben gemacht, aus denen zu entnehmen ist, daß Tuttles Maschine eine Ähnlichkeit mit thermoaukustischen Konvertern hat, die im Kapitelteil Micro Energy Harvesting unter Wärme vorgestellt werden (s.d.). Die beschriebene Wirbel-induzierte Vibration (vortex-induced vibration, VIV) basiert auf jedem Fall auf Resonanz.

Dem Erfinder zufolge verwendet sein Gerät nicht-lineares Feedback, um den Anteil der Wirbelenergie aus der Gesamtströmungsenergie zu verstärken, was zu einem überraschend hohen Gesamtwirkungsgrad führt.

Die Zeit der Wirbelbildung hängt dabei von der Laufzeit der Druckwellen durch das Rohr ab, während die Wirbelbildung als Hubkolben wirkt, der die Druckwellefronten das Rohr hinunter schickt – und damit einen dynamischen Druck auf die flexible Membran ausübt, die sich am geschlossenen Ende der Röhre befindet. Dies sorgt für eine mechanische Bewegung, die an ein anderes dynamisches System weitergegeben werden kann, wie einen Lineargenerator, eine Flüssigkeitspumpe usw. Die flexible Membran, das einzige bewegliche Bauteil, wirkt dabei als Trampolin, das die Druckfront zurück an die Spitze der Hohlröhre federt.

Der anfängliche Wirbel ist klein, doch die Federkraft der Membran gibt wachsende positive Feedback-Impulse an den Wirbelbildungsprozeß am offenen Ende. Dies führt zu einer Erhöhung des Anteils der zur Verfügung stehenden Wirbelenergie im Vergleich zur Gesamtenergie des ankommenden Luftstroms.

Jeder Trampolineschlag erhöht den Prozentsatz der Wirbelenergie, wobei dieses Wachstum solange fortschreitet, bis es durch etwas gestoppt wird – der Gewinnung von Energie aus dem geschlossenen Ende zum Beispiel.

Genauere Details über den Kolben-Wandler-Kopf, der die bewegte Luft in eine Aufeinanderfolge von Druckwellen konvertiert, gibt es bislang nicht zu erfahren. Aber leider auch sonst keinerlei Neuigkeiten über diesen hochinteressanten Ansatz.


Recht nett sieht auch ein Vorschlag namens CTA Provocation aus, der von Robert Benson aus dem Designunternehmen 4240 Architecture mit Sitzen in Chicago und Denver stammt.

Das Konzept, das speziell für das windreiche Chicago entworfen wurde, verbindet urbane Windenergieanlagen mit einem neuen, nahezu geräuschlosen Nahverkehrssystem – das auf den Grafiken sehr nach einer hängenden Einschienenbahn aussieht.

Es gibt keine technischen Details dazu, aber die Turbinen scheinen eine Art Kreisel-Design zu haben, das die Vorteile der turbulenten städtischen Winde nutzt.


Im September 2009 wird im Zuge der Green Challenge, die von der niederländischen Postleitzahl- Lotterie veranstaltet wird, als einer der Beiträge eine neue Art von Windkraftanlage vorgestellt, die mit hohem Wirkungsgrad bei allen Wetterbedingungen arbeiten soll. Mit ihrem dezenten Aussehen fügt sie sich auch gut in die urbane Architektur ein.

RidgeBlade

RidgeBlade

Das Prinzip ist einfach: Statt einem großen, allein stehenden Windrotor, liegt eine Turbine mit langen Blättern auf dem Kamm des Daches eines Gebäudes.

Die RidgeBlade Windkraft-Mikrosystem ist von der britischen Firma The Power Collective Ltd. in North Yorkshire entwickelt worden, die tatsächlich den Hauptpreis von 500.000 € gewinnen, und sich umgehend daran machen, aus dem Prototyp der Erfindung ein marktfähiges System zu gestalten.

Außerdem gewinnt das RidgeBlade-System die Unterstützung des North York Moors National Park Sustainable Development Fund, und bereits im Herbst dieses Jahres sollen die ersten Prototypen im North York Moors National Park installiert werden.

Es dauert dann allerdings bis zum April 2011, als gemeldet wird, daß die RidgeBlade-Rotoren als eine der Technologien getestet werden, die für ein massives Sanierungsprogramm in den Niederlanden zur Auswahl stehen, bei dem es unter dem Projektnamen ,We Generate um die Ausstattung von 100.000 niederländischen Haushalten bis zum Jahr 2015 mit Stromerzeugungs- und Energiespartechnologien geht. Zuständig ist die entsprechend finanzierte DOEN Foundation der Lotterie.

Zwar wird von zwei Ausführungen gesprochen, eine kleinere Version RB1 aus fünf Rotoren von jeweils 1,2 m Länge (2 kW), sowie eine Industrieausführung RB2 mit 10 Rotoren (4 kW), die bereits erhältlich sein sollen, und daß die Produktion im Gange sei, doch weiter hört man nichts mehr darüber.


Im Jahr 2010 wird eine ähnlich Dachanlage unter dem Namen AéroCube aus Frankreich bekannt. Entwickler ist eine junge Firma namens Aeolta.

Die 1 kW Windkraftanlage ist 90 cm hoch und 150 cm lang, und besitzt einen horizontal in einer Box liegenden Akuminium-Savonius-Rotor von gut 1 m Länge und 60 cm Durchmesser, dessen Umhüllung den Venturi-Effekt nutzen soll. Damit kann ein AéroCube bis zu 1.000 kWh pro Jahr erzeugen. Allerdings gibt es keine Informationen über die tatsächliche Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Der angekündigte Preis für die Komplettinstallation eines Moduls beträgt etwa 5.000 €.

Auf Aufnahmen ist die Produktion und Installation einer ganzen Reihe von AéroCubes zu sehen – doch beim aktuellen Update im Herbst 2014 ist auch dieses Unternehmen nicht mehr zu finden.


Die Idee ist dagegen weiterhin sehr lebendig. Zum Beispiel bei James Post, der sich mit einem 1,8 kW System namens SmartWind RidgeBlaster im März 2011 an dem ecomagination Wettbwerb von General Electric beteiligt.

Seine Dachrotoren sollen einen Durchmesser von 55 cm haben, sich über den gesamten Dachfirst hinziehen, und rund 4.000 $ kosten. Allerdings gibt es davon bislang erst einige mittelmäßige Grafiken.

LWS-Windkraftmodule

LWS-Windkraftmodule


Seit 2011 aktiv ist auch die deutsche Firma LWS Systems GmbH & Co. KG aus Lockwisch, die ihre Dachanlage unter dem Namen Windkraftmodule vermarktet.

Nach dreijähriger Testphase wird das Modul LWS – PXW vorgestellt, das für niedrige Windgeschwindigkeiten ausgelegt ist. Es beinhaltet einen neuen Permanent-Magnet-Generator (Coreless Generator), der speziell für ein Anlaufdrehmoment unter 3 m/s entwickelt wurde. Eine Gummilagerung macht diese Module sehr geräuscharm.

Die Verwendung erfolgt als Windmodulwelle auf dem Dach, die aus einer Reihe von Modulen besteht, die mit einer Achse verbunden sind, als Fassadenelemente, Sichtschutzanlagen oder als Hybridsystem mit PV-Paneelen, die nur wenige Zentimeter angehoben werden müssen, um die Module darunter zu plazieren.

Nach einer letzten Meldung über eine erfolgreichen Präsenz auf der Hannover Messe im Juni 2013 gibt es bislang nichts Neues.


Im Jahr 2012 gründet Sven Köhler die Schweizer Firma Anerdgy AG, um die ihm erfundene und entwickelte WindRail-Technologie zu vermarkten, mit der Wind- und Sonnenenergie mit ein und demselben Modul geerntet werden kann.

Dabei sind die Windturbinen in Form eines Schaufelrades in einen mannshohen Kasten eingelassen, auf dessen Oberseite Solarzellen mit 1.000 W Leistung angebracht sind. Weitere 1.000 W sollen die Windrotoren erzeugen, die auf einem Banki-Design basieren. Der Turbineneintrittsbereich nutzt die Windströmung in der Nähe des Fassadenrandes, und beschleunigt diese mit Hilfe der natürlichen Druckdifferenzen zwischen der Fassade und dem Dach. Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 3,8 m/s soll jedes Modul 1.600 kWh pro Jahr erzeugen.

Da der Kasten direkt über der Traufe sitzt, also dem Übergang von der Fassade zum Dach, ist nur die Installation auf einem Flachdach möglich, auf das der Kasten wie ein Gesims aufgesetzt wird. Ein Modul hat dabei eine Grundfläche von 4 m2 am Dachboden.

Im März 2014 ist zu erfahren, daß die Technik noch in diesem Jahr fertig entwickelt und 2015 auf den Markt gebracht werden soll. Ein standardisiertes Modul soll dann für 2.000 € erhältlich sein. 

Ingenieure der Universität Basel wollen nun bei einem in Marthalen installierten Prototypen A die ideale Position der Windräder berechnen, um die Effizienz und Sicherheit auch bei unregelmäßigem Wind sicherzustellen.

Im Laufe des Jahres wird auch der Bau des Prototyp B abgeschlossen, auf dem hocheffiziente flexible Sonnenzellen installiert sind, und es wird weiter an der Optimierung der Elektronik gearbeitet.

Spiegelmacher-Konzept Modell

Spiegelmacher-Konzept
(Modell)


Im August 2013 meldet die Fachpresse, daß nun auch Prof. Kurt Spiegelmacher von der Fachhochschule Kaiserslautern ein neuartiges Dachkraftwerk erfunden hat, welches er umgehend beim Greentec-Award einreicht.

Seine Lösung ist eine Dach-, und bei höheren Gebäuden, auch Fassaden-Konstruktion, mit der anströmender Wind großflächig gesammelt und einer Reihe kleiner und preisgünstiger, in die Dachkonstruktion selbst integrierter ,Wind-Turbinchen zugeführt wird.

Auf der gegenüberliegenden Seite, sozusagen der Sog-Seite, wird die Luftströmung wieder abgeführt.

Die Besonderheit der Erfindung sind kastenartige Dach- oder Fassadenmodule, die attraktiv gestaltbare Lufteinlaß- und -auslaßöffnungen besitzen, und als Dachbedeckung oder Fassadenverschalungselemente eigene Strömungsräume oder -kanäle bilden.

In windreichen Gegenden kann der nutzbare Ertrag bei 100 m2 Dachfläche und 5 m/s mittlerer Windgeschwindigkeit schon rund 50 kWh/Tag erreichen.

Bislang haben allerdings nur Modellberechnungen und ein per 3D-Drucker erstelltes Modellhaus im Maßstab 1:200 die Funktionsfähigkeit und Machbarkeit der Lösung bestätigt.


Doch nun weiter mit der Jahreschronologie 2009:


Im  September 2009 stellt der Designer Hanan Bensho aus Spanien mit seinem Entwurf power plant das Konzept eines Mini-Rotoren-Baumes vor, der zwar schön bunt, aber dennoch äußerst gewöhnungsbedürftig ist.

Die Argumente des Künstlers sind, daß kleine Elemente geringere Produktionskosten haben, und daß kleine Teile mit weniger Masse schon bei geringen Windgeschwindigkeiten starten, um Strom zu produzieren.

Die künstliche Kraftpflanze kann in Farben, Mengen und Größe der Elemente individuell gestaltet, und durch Zugabe von mehr Turbinen kontinuierlich aufgerüstet werden.

Angedacht sind zwei Größen: für die Straße mit 7 m Höhe, und mit Turbinen von 90 cm Durchmesser, sowie fürs Hause oder Dach mit 3 m Höhe, wobei hier Turbinen mit 40 cm Durchmesser zum Einsatz kommen, deren Blätter aus recyceltem Plastik bestehen.

XBee

XBee


Eine ausgesprochen eigenartige Windkraftanlage wird im Oktober 2009 von der in Marina Del Rey, Kalifornien, beheimateten, bio-inspirierten Start-up Firma Green Wavelength LLC vorgestellt.

Der 5,7 m breite Prototyp namens XBee ist zwar noch in der F&E-Phase, kann jedoch schon recht ordentlich flattern – denn genau dies tut die Anlage, welche den Bewegungsmechanismus von Hummeln, Kolibris und Libellen quasi ,umkehrt.

Die Geräte sollen in Größen zwischen 1 und 10 kW für Privatanwender und kleine Unternehmen produziert werden, sobald die Produktreife erreicht ist.

Bei der Vorstellung vor dem Veranstaltungsort der Perfect Pitch 2009 entrepreneur conference überhitzte allerdings die Steuerung, und setzte den XBee außer Betrieb.

Womit die erste Pressemeldung der Firma auch ihre letzte war – bislang zumindest.


Ebenso befremdlich wirkt in meinen Augen eine Windkraftanlage der neu gegründeten Firma AES Wind (später: VQ Wind) aus Santa Clara, Kalifornien, die im November 2009, anläßlich ihrer Erstinstallation in Overland Park, Kansas, in den Blogs präsentiert wird.

Das ensprechende Patent mit dem Titel Dual rotor wind turbine wird ebenfalls 2009 beantragt, als Erfinder ist Seung-bae Lee aus Incheon, Korea, genannt (US-Nr. 8.376.711, erteilt 2013). Lee ist auch Gründer und CEO der bereits 2011 gegründeten Seouler Firma AeroNet Inc., die eine Partnerfirma der VQ Wind, sowie die eigentliche Entwicklerin der Technologie ist. Bei der VQ Wind agiert er als leitender Wissenschaftler.

Die AES WindJet 5 Turbine besitzt einen Doppelrotor, der wie ein liegender Savonius aussieht, hat vorne und hinten ziemlich kompliziert aussehende Leitbleche, soll 5 kW leisten – und gegenüber bestehenden Designs um bis zu 54 % effizienter sein, wie immer die Firma das auch meint, die mit Anlagen mit Leistungen von 1,5 kW bis 100 kW auf den Markt kommen will.

Im September 2011 wird zwar noch eine Vereinbarung mit der Firma Wireless ISP International unterzeichnet, die sich als Vertreter in Afrika auf die Modelle WindJet 6 und WindJet 12 mit 6 kW bzw. 12 kW konzentrieren soll – sowie die Errichtung und Inbetriebnahme einer 1 kW Turbine am Radford Terrace neighborhood community center in Honolulu bekanntgegeben, doch damit scheint sich der Wind für die VQ Wind völlig gelegt zu haben.

BreezeBreaker

BreezeBreaker


Auch Fritz Unger und Julia Prochnau entwickeln ihr erstes Windkraftwerk im Jahr 2009, es erhält eine Prämierung bei Jugend forscht, bei den Rotariern, sowie eine Start-Up Förderung der Stratmann-Stiftung in Hannover.

Ab 2011 wird in der neugegründeten FuSystems Windkraft GmbH mit Sitz in Langenhagen bei Hannover das erste Serienkraftwerk BreezeBreaker mit 800 W Nennleistung entwickelt, für das es bis Ende 2012 schon über 2.000 Aufträge gibt. Es wiegt 12,9 kg, besitzt zwei Flügel, hat einen Rotordurchmesser von 1,3 m, und benötigt keine Windfahne.

Im April 2012, als bereits gut 600 Rotoren ausgeliefert sind, und die Gründer gerade durch eine Initiative des Bundespräsidenten ein weiteres Mal ausgezeichnet werden, brechen einige Rotorblätter.

Als Konsequenz muß alles wieder auf den Prüfstand – und das Geschäft wird erst einmal eingestellt. Nach gründlicher Prüfung stellt sich heraus, daß der Hauptzulieferer, ein deutscher Metallbauer, fehlerhaftes Material für die Rotoren verwendet hatte.

Anfang 2014, nach über anderthalb Jahren sorgfältiger Vorbereitung, wird die Gründung der neuen FuSystems SkyWind UG unterzeichnet.

Bereits im Juli wird ein vollkommen neues Kraftwerk mit noch einmal optimierten Rotoren namens SkyWind NG präsentiert, das als erstes Mikrowindkraftwerk nach DIN ISO 61400-12-1 für den Einsatz im Binnenland zertifiziert ist, dem gleichen Standard, der auch für Anlagen der Megawatt-Klasse gilt.

Der Rotor aus Duraluminium und Stahl hat einen Durchmesser von 1,3 m, die Nennleistung beträgt 1 kW, das Gewicht 15,5 kg.

Erheblich verschärfte Prüfungen sollen den Qualitätsstandard der Anlagen sichern, die mit Kosten von 2.000 bis 3.000 €/kW auch wirtschaftlich interessant sind.


2010


Unter der Designs, die im Januar 2010 in den Blogs erscheinen, fällt besonders das Konzept eines faltbaren 600 W Windkraftgenerators namens Aero (o. Eolic) auf, der aus leichten Materialien wie Kohlefaser und Aluminium besteht.

Aero Grafik

Aero (Grafik)

Die alternative Stromquelle der Designstudenten Marcos Madia, Sergio Ohashi und Juan Manuel Pantano aus Buenos Aires, Argentinien, läßt sich zu einem kompakten Paket zusammenfalten – oder mit einer einfach zu montierenden Teleskopstange auf ihre Funktionshöhe gebracht werden.

Bislang handelt es sich bei dem studentischen Projekt an der Buenos Aires University leider nur um einen Entwurf – obgleichl er technisch schon sehr gut durchdacht wirkt.


Eine Nummer größer ist das Agro E.Sustentable genannte Design einer ebenfalls mobilen und ausfahrbaren Windkraftanlage, das nur einen Monat später zu sehen ist und von den auch aus Argentinien stammenden Designer Gabriel Contino, Camila Fajgelbaum und María Montes de Oca entworfen ist.

Das als robuster Anhänger konzeptierte System enthält neben dem in 4 Abschnitten versenkbaren Turm mit seinem ausklappbaren 500 W Windgenerator auch noch Batterien zur Speicherung des gewonnenen Stroms. Ausgefahren erreicht die Anlage eine Höhe von 6 m.

Auch die Blätter des Generators sind so entwickelt, daß sie zusammengefaltet werden können, wenn sie nicht in Gebrauch sind.

Mobile Wind Turbine Grafik

Mobile Wind Turbine
(Grafik)

Dieses Design wirkt ebenfalls technisch ausgereift, und wird auch grafisch äußerst professionell präsentiert. Mit Blick auf Investoren wird ein Portfolio mit den Marketing-Möglichkeiten des Systems entworfen.


Um in diesem Anwendungsbereich zu bleiben, soll auch gleich ein weiteres Design vom September 2010 vorgestellt werden, das auf den Industriedesigner Jon Papst aus Ridge, New York, zurückgeht.

Auch er stellt eine mobile Windkraftanlage vor, die er einfach Mobile Wind Turbine nennt, und die überall und jederzeit saubere Energie liefert, nur hat diese im vorliegenden Fall eine Größe, die ein eigenes 3-Achser-Transportfahrzeug erforderlich macht.

Dieses ist selbstverständlich ein Hybridträger, der auch den von der Turbine erzeugten Strom verwenden kann, um zu fahren. Als Backup steht in Dieselgenerator zur Verfügung.

Der zweiteilige Windturbinenturm mit Mittelgelenk, der aus einem leichten Thermoplastmaterial besteht, wird durch die Fahrzeughydraulik angehoben, worauf sich das Hauptfahrzeug mit Stützbeinen abstemmt, und den Turm zu stabilisieren.


Daß man sogar diese Dimension – zumindest am Bildschirm – noch übertreffen kann, beweist der entsprechende Entwurf des Designers Volodya Domaretskii aus der Ukraine.

Unter dem programmatischen Namen PROMETHEUS stellt er im März 2012 einen voll geländetauglichen Schwerlaster mit 5 Achsen vor, der in rauhen Umgebungen eine zuverlässige Versorgung mit Strom und Wasser gewährleisten soll.

Portable Power Center Grafik

Portable Power Center
(Grafik)

Neben einem Teleskopausleger mit Windgenerator ist die fahrbare Station mit ausrollbaren, flexiblen PV-Paneelen, einem Wassererzeuger, Wasserfiltern, Wassertanks und einem Dieselgenerator ausgestattet. Dazu gibt es auch noch einm Kommunikationszentrum. Ein atmosphärischer Wasser-Generator ist in der Lage, pro Tag 700 Liter Trinkwasser zu produzieren.


Interessant ist, daß der weiter oben schon erwähnte John Knight (s.u. 2007) in aktuell bearbeiteten Jahre 2010 die in San Diego ansässige Firma Uprise Energy LLC gründet, die dann im Oktober 2012 einen neu entwickelten, innovativen und mobilen 50 kW Windenergie-Generator vorstellt – der sich bislang allerdings noch in Arbeit befindet.

Das Portable Power Center (PPC) ist eine in sich geschlossene Einheit, die in einem Container zusammengefaltet und per LKW transportiert werden kann.

Die ausgefahrene Höhe der Maschine beträgt etwa 24 m, sie hat ein Gewicht von rund 5.300 kg, und die Turbinenblätter mit Blattanstellung, die durch TIPS an ihren Spitzen auffallen, sind 6,5 m lang. Damit soll die Anlage bei einem Wind von 20 km/h genug Strom für bis zu 15 durchschnittliche US-Haushalte liefern können, bei 32 km/h sogar für bis zu 70.

Zusätzlich dazu entwickelt die Firma eine halb transportable 100 kW Turbine namens HAWT 100, die ebenfalls in einen Standard-Container hineinpaßt.

Seit dem Juni 2013 wird allerdings nichts Neues mehr vermeldet, und Prototypen sind bislang auch noch keine gezeigt worden.


Bereits einen Schritt weiter ist die in Honolulu auf Hawaii beheimatete Firma Natural Power Concepts Inc. (NPC), die im Juli 2010 den Prototyp einer mobilen 3 kW Windkraftanlage vorstellt, die sich durch ganz besondere Rotorblätter auszeichnet.

John Pitre, der die Turbine erfunden hat, hatte diese ursprünglich speziell für den Einsatz in Gebieten mit starken Stürmen entwickelt – weshalb die klappbaren Blätter entstanden. Sobald die Windgeschwindigkeit eine bestimmte Höhe erreicht, neigen sich die Blätter in eine geschlossene Position. Auf der Abbildung sind die Blätter in einer zu 50 % gefalteten Position. Die Turbine besitzt sieben Blätter, um auch niedrige Windgeschwindigkeiten effektiver einzufangen.

REMM Power System

REMM Power System

Bei den Tests auf dem Honolulu International Airport zeigt sich, daß diese Technik die Anlage nicht nur überlebensfähiger macht, sondern auch mobiler und leiser.

Das Unternehmen schließt daraufhin eine Lizenzvereinbarung mit Oshkosh Defense, einem Geschäftsbereich der Oshkosh Corp. in Wisconsin, um in den Folgemonaten eine Ausführung in voller Größe zu entwickeln, deren Einsatz sowohl bei humanitären oder Katastrophenhilfe-Missionen, wie auch für militärische Anwendungen gedacht ist.

Das zusätzlich mit PV-Paneelen ausgestattete System besitzt außerdem eine Batteriebank.

Beim aktuellen Update Ende 2014 sind keine weitere Entwicklungsschritte auffindbar – bis auf einige Aufnahmen eines REMM Power System von Oshkosh Defense, bei dem es sich vermutlich um die zuvor erwähnte Großausführung handelt. Details darüber werden jedoch unter Verschluß gehalten.

Ansonsten ist auf der NPC-Homepage die Rede von mehr als 30 Konzepten im Bereich Wind-, Wellen- und Gezeitenenergie, die sich in der Entwicklung befinden, und von denen die ersten im Jahr 2015 zur Kommerzialisierung bereitstehen sollen.


Zu den ästhetisch herausragenden Designs in diesem Jahr zählen die tragbaren Windmühlen der Designerinnen Mary Huang und Jennifer Kay aus Kalifornien, die im März 2010 in den Blogs gezeigt werden.

Unter dem Namen Dandelion (Löwenzahn) ist ein Gesteck aus winzigen Rotoren zu sehen, das um die Schultern der Trägerin gelegt wird, und das seine eigene Energie erzeugt, während man geht – oder an einem stürmischen Tag einfach nur draußen herumsteht.

Im Falle dieses Prototyps wird der Strom für weiße LEDs genutzt, ebenso könnte man aber auch kleine elektronische Geräte damit aufladen.

Und das Ganze besteht auch noch zu 99 % aus recycelten Materialien.

Flow von IngenDesign

Flow von IngenDesign

Etwas praktischer sind allerdings die vom Wind angetriebenen Bambus-Lichter namens Flow, die ebenfalls im März 2010 von Alberto Vasquez, Gründer des Designbüros IgenDesgin in Budapest, Ungarn, vorgestellt werden.

Die als öffentliche Lichtmasten für den Strand in Kolumbien gedachten vertikalen Rotoren bestehen aus Windflügeln aus streckenweise halbierten Bambusstangen, die in Form einer Spirale übereinander sitzen und den Wind aus allen Richtungen erfassen.

Jedes Rohr hat an seinen beiden Enden eingelassene LEDs, um Licht nach unten zu projizieren. Abhängig von der Geschwindigkeit der Drehung, bilden die Lichtquellen entweder eine runde Dauerleuchtfläche, oder es ergeben sich langsame, wellenförmige Bewegungen und Lichtspiele.

Bis auf die Elektronik kann das Material lokal beschafft werden, außerdem sind die Lampen fast vollständig biologisch abbaubar. Die Verwendung des großen Mengen vorhandenen und billigen Bambus erleichtert auch die einfache Herstellbarkeit durch die einheimischen Bevölkerung.

Im Laufe des Frühjahr will IngenDesign in Zusammenarbeit mit der Moholy-Nagy-Universität für Kunst und Design in Budapest mit dem Bau eines Prototypen in voller Größe beginnen, der am Balaton aufgestellt werden soll, wo die Windbedingungen denen entlang der kolumbianischen Küste entsprechen. Sind die Tests erfolgreich, plant das Team, im nächsten Sommer dort die Lampen zu installieren.

Auf seiner Seite zeigt Vasquez zwar noch einige Fotos von der Herstellung des ersten Prototyps der Flow-Lampe aus Aluminium, doch eine Umsetzung der Pläne in Kolumbien scheint noch nicht erfolgt zu sein.


Ebenfalls im Wind drehen und dabei leuchten sollen die seltsamerweise Solarlight genannten Windräder des Designers Eon Tae Yoon.

Das eigentlich als ,Windlight agierende Design besitzt Acrylblätter, die den Wind einfangen, und einen kleinen Generator, der für die Beleuchtung sorgt.

Aufgrund der Form des Sockels und des Gesamtbildes, das die rotierende Lampe bietet, kann man getrost von einer Hommage an die Glühbirne sprechen (dazu mehr unter Lichtdesign).


Daß es neue Ideen auch in größerem Maßstab gibt, beweist ein Konzept aus Australien.

Nachdem das 100 Mio. $ teure Riesenrad in Melbourne, das Southern Star Observation Wheel, aufgrund der extremen Sommerhitze im letzten Jahr bis zu 3 m lange Risse in der Struktur bekam, und daraufhin – nur 40 Tage nach seiner Eröffnung – wieder stillgelegt werden mußte, begannen Designer darüber nachzudenken, was man mit dem Wahrzeichen nun anstellen könnte.

Im Februar 2010 präsentiert das Büro North, zusammen mit dem Fotografen Peter Bennetts und der Kreativagentur Squint Opera, den Vorschlag, daraus eine Aussichtsplattform zu machen, die ihren Strom von dem Rad gewinnt, das in eine futuristische Windmühle mit Segeln verwandelt werden soll.

Bislang ist es bei dem Design geblieben. Allerdings ist das Riesenrad, das inzwischen Melbourne Star heißt, komplett überholt und technisch modifiziert im Dezember 2013 wieder in Betrieb genommen worden – aber nicht ohne das Auftreten weiterer Probleme.

Vielleicht wäre die Windradlösung ja doch angebracht gewesen.

Fuller-Patent Grafik

Fuller-Patent (Grafik)


Im Mai 2010 berichten die Fachblogs von einer neuartigen, ultra-effizienten und blattlosen Windturbine, deren Erfinder Howard J. Fuller Jr. aus Fallon, Nevada, von einem Patent Nikolai Teslas aus dem Jahr 1913 dazu inspiriert wurde.

Fuller, der im Rahmen einer in Greenville, New Hampshire, basierten Non-Profit-Organisation für wissenschaftliche Forschung namens Solar Aero Research aktiv ist, hatte seine Fuller Wind Turbine bereits 2006 zum Patent angemeldet (US-Nr. 7.695.242, erteilt 2010).

Das Prinzip ,erneuerten, der Tesla-Turbine basiert auf einer Reihe von eng benachbarten, sehr dünnen und sehr glatten Metallplatten, die, durch Abstandshalter in der Form kleiner Tragflächen getrennt, von dem viskosen Luftstrom parallel zu den Platten angetrieben werden.

Die blattlose Windenergieanlage besitzt daher nur ein einziges rotierendes Bauteil (ein Verbund aus Turbine, Antriebswelle und Wechselstromgenerator) und keine hoch belasteten Lager. Der gesamte kompakte Mechanismus ist in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht, mit vergitterten Ein- und Ausgangskanälen, um Tiere fernzuhalten.

Fuller stellt einen kleinen Versuchsrotor vor, soll aber auch bereits an einen groß angelegten Prototypen arbeiten.

Außerdem ist zu erfahren, daß sich eine Firma Solatec LLC darum bemüht, die Finanzierung für die Installation eines Prototyps in Nevada zu beschaffen.

Doch auch hier mußt wieder einmal konstatiert werden: nach diesen Meldungen tauchen weder der Erfinder, noch die genannten Gruppen und Unternehmen jemals wieder in den Medien auf.

Vibrations-Versuch

Vibrations-Versuch


Etwas konventioneller, dafür aber wesentlich besser nachzuvollziehen, ist der Ansatz der Vibro-Wind Research Group unter der Leitung von Prof. Frank Moon an der Cornell University, der ebenfalls im Mai 2010 in den Fachblogs präsentiert wird.

Das Studenten-Team im Abschlußsemester arbeitet an einer hocheffizienten und billigen Methode, um durch Wind hervorgerufene Schwingungen in saubere Energie zu verwandeln.

Unterstützt werden sie dabei durch einen Zuschuß des Academic Venture Fund (Cornell Center for a Sustainable Future) in Höhe von 100.000 $.

Ihre Konstruktion besteht aus einem Paneel, auf dem Oszillatoren aus Bauschaum montiert sind, wobei die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie mittels piezoelektrischer Wandler erfolgt.

Der Prototyp wird auf dem Dach der Rhodes Hall getestet, und neben dem piezoelektrischen Wandler wird auch die Durchführbarkeit der Verwendung einer elektromagnetischen Spule geprüft – doch leider läßt sich auch hier nicht nachweisen, daß der interessante Ansatz später weiter verfolgt wurde.


Ebenfalls im Mai 2010 erscheint in den Blogs ein grünes Handy mit dem klangvollen Namen Aeolus, das aus der Feder der Designerin Cyrene Quiamco aus Little Rock, Arkansas, stammt, und auf den ersten Blick eher an einen kleinen Taschenventilator erinnert als an ein Telefon.

Das aufgrund seines Aussehens etwas kritisch kommentierte Konzept wird zeitgleich von einem kleinen Windrad und auf der Oberfläche angebrachten Solarzellen mit Strom versorgt.

Sollte das Aeolus jemals auf den Markt kommen, wird man es mit einer Klemme am Lenkrad seines Fahrrads befestigen können. Außerdem ist geplant, das Gehäuse komplett aus recycelbaren Materialien herzustellen.

KinetiCompost Grafik

KinetiCompost (Grafik)


Im Juni 2010 wird ein sehr sinnvolles Design namens KinetiCompost gezeigt, das eine schnelle, einfache und umweltfreundliche Möglichkeit darstellt, nährstoffreichen Kompost für den Garten zu produzieren.

Der durch Windenergie angetriebene Komposter stammt von dem Designstudenten Benjamin Andrew Bangser an der Syracuse University.

Durch die Verwendung eines untersetzten Getriebes (200:1) dreht das Windrad die Komposttonne nur langsam, was die Vorgänge darinnen aber etwa 10-mal schneller ablaufen lassen soll. 

Auch dieses Gerät soll zu 100 % aus recyceltem Material hergestellt werden – falls es denn über das Design hinaus umgesetzt wird.


Ein ausgesprochen rundes Design erscheint im Juni 2010 unter dem Namen Wind2Go.

Dieser kugelförmige portable Windgenerator stammt von Goran Jurisa Basic aus Toronto, Kanada, und ist dessen Beitrag zum Create the Future Wettbewerb der Tech Briefs Media Group.

Der Rotor, der ein wenig an Abluftanlagen erinnert, hat die Maße 40 x 40 x 40 cm, und sitzt direkt auf dem zentrierten Generator. Beides zusammen läßt sich mittels einer Magnetkopplung auf den Basisträger stecken, in dem sich wiederum die Akkus befinden. Dieser kann dann im aufgeladenen Zustand entfernt und für diverse Anwendungszwecke genutzt werden.

Der Desiger rechnet damit, daß sein für Expeditionen, Katstrophenhilfe oder militärische Einsätze gedachter und nur 5 kg schwerer Windball bis zu 30 W generiert.

Aard Grafik

Aard (Grafik)


Schon im August 2010 wird ein weiterer Kugelrotor präsentiert, der von dem Industriedesigner Arttu-Matti Immonen stammt.

Im Gegensatz zu seinem Vorgänger handelt es sich bei dem Aard Konzept allerdings um ein Sammelsystem, das sowohl Wind-, als auch Solarenergie nutzt und den gewonnen Strom in integrierten Batterien speichert.

Die Doppelnutzung geschieht, indem das System über mehrere flexible Photovoltaik-Module verfügt, die in aufgeklapptem Zustand gleichzeitig als Flügel wirken. 

Wird der Wind zu stark, nimmt der Generators wieder eine sichere Kugelform ein.

Herstellen will der Designer seinen Rotor aus Aluminium, um leicht genug zu sein, auch schwachen Wind in Energie umwandeln zu können.


Nichtmetallische Rotorblätter entwickelt dagegen der niederländische Designstudent Gijsbert Koren, der hierfür eine uralte grüne Technologie einsetzt.

Sein Rotor, der im August 2010 erstmals öffentlich vorgestellt wird, hat nämlich Blätter aus Bambus, welche die Windmühle aufgrund ihres geringeren Gewichtes effizienter und preisgünstiger als andere Modelle machen sollen. Außerdem sehen diese Blätter wirklich grüner aus, als alles andere, was sich derzeit auf dem Markt befindet.

Koren nutzt als Grundlage den Entwurf der aus dem Jahr 1929 stammenden Bosman-Windmühle, deren Stahl-Flügel er durch Bambus.Flügel ersetzt.

Sein Master-Projekt an der TU Delft, das in Zusammenarbeit mit EvenDimmen, INBAR, Bosman Watermanagement und dem INHolland ComposietenLab Delft umgesetzt wird, hat aber noch einen anderen Hintergedanken.

Das Einkommen der lokalen Handwerker in Indien, welche Bambus-Produkte flechten (vor allem Körbe), ist wegen der Konkurrenz durch billigere Materialien stark heruntergegangen. Die in Indien handgeflochtenen Flügel sollen daher ein neues Produkt bilden, um die Lage der Betreffenden zu verbessern.

Die Flügel befinden sich noch in der Testphase, doch Koren hofft, sie trotzdem schon bald vermarkten zu können. Leider ist davon auch vier Jahre später noch nichts zu sehen.


Ebenfalls in der Testphase befindet sich ein ,neuartiges, Windrad, das in Frankreich Energie aus dem Fahrtwind vorbeifahrender Lkw gewinnen soll. Wobei auf dem veröffentlichten (schlechten) Foto ein ziemlich konventioneller, mehrstöckiger Savonius-Rotor zu sehen ist, der von der kooperierenden Firma Cita stammt.

Wie die Presse im August 2010 berichtet, hat  der französische Autobahnbetreiber Autoroute Paris-Rhin-Rhône (APRR) in der Region Burgund, an der Autobahn A6 südöstlich von Paris, eine 2 kW Windkraftanlage installiert, an der bis Mitte 2011 gemessen werden soll, wie viel Energie sich tatsächlich aus dem Fahrtwind Trucks gewinnen lasse.

Sollte der Test positiv ausfallen, könnten solche Windräder genutzt werden, um entlang der Autobahn Geräte wie Kameras, Wetterstationen oder Hinweisschilder mit einem Energiebedarf von weniger als 2 kWh zu betreiben, da die Kosten, um diese Geräte per Kabel anzuschließen, sehr hoch sind. Mit dem Ziel einer Versorgung größerer Standorte (Wechselverkehrszeichen, Rastplätze) sollen auch größere Windenergie-Projekte von 8 - 10 kW untersucht werden.

Dem Unternehmen zufolge habe man bereits ab 2008 mit den Planungen begonnen, und auch kleine Modelle mit normalen Windrädern getestet, die aber nicht genug Energie produziert hätten, und daher zum Betrieb der Geräte mit Solarzellen oder Batterien unterstützt werden müßten.

Die aktuellen Tests haben bereits dazu beigetragen, den Prototyp zu ändern. So haben die Form und Größe der Rotorblätter eine Reihe von Verbesserungen erfahren, die zu der gegenwärtigen Größe des Prototyps von 2 x 2 m geführt haben. Außerdem wird eine Druckluftbremse installiert, um die Drehung der Rotorblätter bei starkem Wind zu regulieren.

Leider ließ sich bislang nichts über die Ergebnisse des Versuchs finden, oder ob er weitergeführt wurde bzw. wird.


Im September 2010 wird in den Blogs das Konzept der koreanischen Designer Sinhyung Cho, Hong Sun Hye und Ryu Chan Hyeon veröffentlicht, das unter dem Namen Wind Tunnel den Fahrtwind von U-Bahnen in den Mega-Städten der Zukunft nutzen soll.

Die spindelförmigen Rotoren sind in gebogenen Schalen integriert, die der Tunnelrundung angepaßt sind, und die an ihrer Spitze eine Lichtquelle tragen, die aus dem selbst gewonnen Strom gespeist wird.

Überschußenergie soll verwendet werden, um verschiedene öffentliche Einrichtungen auf ebener Erde mit Strom zu versorgen.

Voltair Grafik

Voltair (Grafik)


Auch in Falle dieser Technologie möchte ich ähnliche Designs gleich im Anschluß behandeln, denn davon gibt es so einige, auch wenn sie aus dem Folgejahr stammen.

Bei dem Konzept Voltair des Industriedesigners Luís Castanheira aus Lissabon, Portugal, das im Februar 2011 gezeigt wird, handelt es sich um eine  Windkraftanlage, die auf dem Mittelstreifen einer Autobahn plaziert wird.

In diesem Fall sind es die vorbeifahrenden Autos, deren Fahrtwind die kleinen Vertikalachen-Rotoren in Bewegung setzen.


Ein weiteres System für Züge, das in diesem Fall aber in das Schienenbettt selbst eingelassen ist, stammt von den Designern Qian Jiang und Ale Leonetti Luparinia aus Lund, Schweden, und erscheint im März 2011 in den Fachblogs.

Das T-Box genannte Kompaktgerät, das zwischen die Schwellen montiert wird, nutzt die von einem fahrenden Zug erzeugte Windenergie, und soll alle mechanischen Komponenten für die Nutzung, Speicherung und Bereitstellung des gewonnenen Stroms beinhalten. Als Rotor ist ein dreiblättriger, gewundener Darrieus vorgesehen.

Die so erzeugte Energie soll an öffentliche Einrichtungen entlang der Bahnstrecke geliefert werden, die in entlegenen Gebieten möglicherweise noch nicht ans Stromnetz angeschlossen sind.

Die Designer rechnen vor, daß auf einer 1.000 m langen Eisenbahnstrecke etwa 150 T-Boxen untergebracht werden können. Ein ca. 200 m langer Zug mit einer Geschwindigkeit von 300 km/h würde für diese Strecke etwa 18 Sekunden brauchen – und dabei immerhin 2,6 kWh erzeugen.

Das Konzept war bereits 2010 mit dem LITE-ON Award des gleichnamigen chinesischen LED-Herstellers ausgezeichnet worden.


Doch so schön diese Idee auch ist – selbst im Nahverkehr mit Minutentakt würde die Stillstandszeiten die Nutzungsdauer bei weitem überwiegen. Trotzdem gibt es immer wieder Menschen, die sich mit derartigen Konzepten beschäftigen.

Im Februar 2013 sind dies z.B. Studenten der Delhi University in Indien, welche die Genehmigung für ein Pilotprojekt erhalten, bei dem sie die schnellen Winde von U-Bahn-Zügen nutzen wollen, um Energie zu produzieren. 

Der Vorschlag, der von einem Team aus 10 Studenten und zwei Lehrern entwickelt wurde, umfaßt kleine Turbinen, die an strategischen Stellen des insgesamt 196 km langen, und über 142 Stationen verfügenden U-Bahn-Netzes von Delhi installiert werden sollen. Um die optimalen Standorte zu erkennen, werden die Daten der Delhi Metro Rail Corp. mit den Geschwindigkeiten der Züge analysiert. Sabei stellt sich heraus, daß  die besten Positionen Tunnel-Einfahrten und Übergangspunkte sind, wo die Züge von Untergrundstrecken zu offenen Abschnitten wechseln.

Nach Berechnungen des Teams können unter idealen Bedingungen pro Stunde 500 Wh erzeugt werden, nach Abzug von Reibung und anderen Verlusten etwa noch 200 Wh, was 4,8 kWh pro Tag entspricht. Nun soll als Pilotprojekt eine Turbine in einer der U-Bahn-Stationen der Stadt installiert werden.


Eine weitere ungewöhnliche Technologie wird im September 2010 von dem tunesischen Erfinder Anis Aouini zum internationalen Patent angemeldet (WO-Nr. 2012/039688).

Öffentlich bekannt wird das Saphonian genannte System allerdings erst im März 2012, als das von Aouini und seinem Partner Hassine Labaied 2013 gegründete und in Tunis beheimatete Startup Saphon Energy damit an die Öffentlichkeit geht. Der Name hat Punischen Wurzeln, da während der Ära des karthagischen Reiches (814 - 146 v. Chr.) ein Baal Saphon als Gottheit des Windes verehrt wurde.

Die neue Windkonverter besitzt keine rotierenden Blätter, stattdessen bewegt sich ein Segel-förmiger Körper mit dem Wind hin und her, und wandelt seine kinetische Energie in mechanische Energie, um Kolben zu bewegen. Die Bewegung in Form eines dreidimensionalen Achter-Musters sei größtenteils von Segelbooten inspiriert. Die Bewegungen der Kolben erzeugen einen Hydraulikdruck, der entweder in einem Hydraulikspeicher gespeichert, oder durch einen Hydraulikmotor und Generator in Elektrizität überführt werden kann.

Im Laufe der zwei Jahre werden mehrere Prototypen entworfen, entwickelt und getestet, wobei der ursprüngliche Entwurf radikal weiterentwickelt und verbessert wird. Mutig wird behauptet, daß die neue Technologie 2,3 mal so effizient sei, wie übliche Turbinen mit ihrem Wirkungsgrad zwischen 30 % und 40 %, und mindestens um 50 % billiger. Im Labor habe der Saphonian 78 % der Windenergie in Strom umgewandelt – was weit über der Betz-Grenze liegt.

Saphonian Zero-Blade

Saphonian Zero-Blade

Der Firma zufolge würde die neueste Prototyp-Version V.2 außerdem beweisen, daß der Saphonian robust, widerstandsfähig, und genauso einfach skalierbar ist, wie die aktuellen Blatt-Windkraftanlagen. Das nun vorgestellte Modell hat einen Durchmesser von 1,2 m bzw. eine Fläche von 1,13 m2, es besitzt 5 Kolben und eine hydraulische Energieübertragung.

Sobald ein Hersteller für die auch Zero-Blade genannte Technologie gefunden ist, soll es rund 18 bis 24 Monate dauern, bis das erste kommerzielle Gerät auf dem Markt zu bekommen sei – hoffen die Initiatoren.

Im Mai 2012 wird die Erfindung mit dem erstmals verliehenen Prix de l’Innovation KPMG ausgezeichnet; im Juni spricht Labaied auf dem TEDGlobal 2012 in Edinburgh, Schottland; und im November gibt es den von Intel und Abraj Capital gesponserten Preis der Maghreb Startup Initiative.

Der Sustainable Entrepreneurship Award 2013 in Wien, Österreich, wird dem System im April in der Kategorie ,Beste Idee verliehen, dazu gibt es in diesem Jahr auch noch einen Innovation Prize for Africa 2013 in Kapstadt, Südafrika. In der Presse erscheint das System auch 2014 noch ein paar mal – doch von einer kommerziellen Umsetzung, welche die skeptischen Kommentatoren eines Besseren belehren würde, ist noch immer nichts zu sehen. Hatte der verstorbene Carl Sagan doch berechtigtermaßen gesagt: „Außergewöhnliche Ansprüche erfordern außergewöhnliche Beweise.“


Im Oktober 2010 werden wieder einige neue Designs veröffentlicht, wie beispielsweise die Solar Wind Mill von Dae Yong Kim aus Korea.

Bei diesem Entwurf handelt es sich um eine Solarleuchte, deren Kranz aus PV-Paneelen sich in die Form eines liegenden Vielblatt-Windrotors umwandelt, sobald es dunkel wird.

Damit kann eine fast durchgehende Energieversorgung erwartet werden, welche zum Aufladen des lampeneigenen Akkus dient.


Ein ähnlicher Vielblatt-Rotor, der den schon weit über 100 Jahre alten Texas-Windrotoren entspricht, begegnet uns im selben Monat – unter dem schon fast inflationären Namen Aeolus System.

Aeolus System

Aeolus System

Das Interessante an diesem mobilen Konzept, das von der in den USA ansässigen Firma Engineering For The Earth Inc. vorgestellt wird, ist sein Zweck, nämlich Wasser zu entsalzen.

Entsalzung ist ein energieintensiver Prozeß, und die gegenwärtig wirtschaftlichste Form, die Umkehrosmose, benötigt dafür mehr als 3 kWh pro Kubikmeter Trinkwasser. Um Energie dafür zu liefern, werden vermehrt Windkraftanlagen und Photovoltaiksysteme verwendet.

Die neue Methode wandelt die Windenergie dagegen direkt in Wasserdruck für den Einsatz in Umkehrosmose-Anlagen um - ohne sie zunächst in elektrische Energie zu transformieren, wie es bislang üblich war. Die Umgehung der elektrischen Leistung hat der Firma zufolge mehrere signifikante Vorteile, darunter eine verbesserte Robustheit, höhere Zuverlässigkeit und niedrigere Kosten.

Das Aeolus-System benötigt nur minimale Windgeschwindigkeiten, um pro Einheit Trinkwasser für  Gemeinden von bis zu 500 Personen zu liefern.

Das Unternehmen entwickelt hierfür feste Einheiten mit Rotorendurchmessern von 2,4 – 6 m, sowie  die abgebildete transportable Version mit einerm 3,6 m Rotor. Während die kleineren Modelle zum Reinigen und Entsalzen von Brackwasser gedacht sind, kann mit den größeren Modellen auch Meerwasser entsalzt werden.

Es läßt sich jedoch nichts darüber finden, daß diese Projekte tatsächlich auch verwirklicht wurden.


Ebenfalls im Oktober 2010 wird mit dem Greenerator des Designers Jonathan Globerson aus Sunny Isles Beach, Florida, eine Kombination aus Solarmodul mit flexiblen Zellen und gewundener Savonius-Windturbine vorgestellt, die sich mit wenig Aufand am Geländer eines Balkons installieren läßt.

Das Konzept ist als Alternative für Mieter gedacht, die in einer Wohnung leben. Schließlich lassen sich Solarmodule nur schwer auf dem Balkon oder der Terrasse installieren, und viele Vermieter erlauben noch nicht einmal die Anbringung einer Schüssel für den Sat-Empfang.

Laut Globerson kann jede Einheit die Stromrechnung um mindestens 6 % reduzieren. Ob es der Greenerator auf den Markt schafft, ist allerdings ebenso unbekannt wie der Preis des interessanten Geräts. Bislang existiert nur ein Prototyp im Maßstab 1:4.


Und auch in diesem Monat wird wieder eine neue ,seltsame Windmühle präsentiert, die diesmal auf den Erfinder Scott Apthorp aus Erie, Pennsylvania, zurückgeht – der nun auf Suche nach Finanzierungsmöglichkeiten für einen Prototypen ist.

Apthorp-Modell

Apthorp-Modell

Nachdem er bereits 15.000 $ für die Patentrecherche investiert hat, hat er selbst kein Geld mehr dafür. Zwar hatte bereits im Februar eine Firma namens Ashland Technology Inc. Interesse an der Innovation angemeldet, doch zu einer produktiven Zusammenarbeit scheint es nicht gekommen zu sein.

Die Apthorp Windmill ist ein Senkrechtachser mit sehr schmalen Blättern, dessen Leistung nicht an eine zentrale Antriebswelle abgegeben werden soll, sondern über strominduzierende Magnete, die an einem Paar von riesigen horizontalen Ringen angebracht sind.

Apthorp zufolge sollen die einzelnen Rotoren einer auf dem anderen gestapelt werden. Mehr als ein kleines Modell existiert bislang nicht.

Allerdings nimmt sich das MFX Design Studio aus Fairview, Pennsylvania, der Innovation an, und entwickelt gemeinsam mit Apthorp Bilder und Animationen von seinem patentierten Design, die dazu beigetragen sollen, potentielle Investoren oder Käufer für die neue Technologie zu gewinnen.

Die erwähnte Patentierung ließ sich noch nicht verifizieren, da ein von Apthorp 2008 angemeldetes Patent unter dem ,Namen Modular wind turbine system einen völlig anderen Aufbau hat (US-Nr. 8.148.841, erteilt 2012).


Im November 2010 erhält der Leipziger Hersteller Windependence UG & Co. KG von Jo Nebe den Sonderpreis des Innovationspreises der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe (AVK) für seine mobile Kleinwindkraftanlage Leewise 1000.

Die 350 W Anlage (bei 13 m/s), die sich in wenigen Minuten aufbauen und beispielsweise auch auf dem Dach montieren läßt, hat einen Durchmesser von 1 m, stabile Rotorblätter aus CFK-Laminat, wiegt nur 6 Kilo, und arbeitet besonders leise. In einem Meter Abstand wurden bei 8 m/s nur 50 Dezibel gemessen.

Als Preis werden 2.000 € angegeben, zu denen aber noch ein Batterieregelsystem für rund 500 € kommt, wenn man Akkus an das Windrad anschließen will, um auch in windarmen Zeiten Strom zu haben. Dazu kommen dann noch die Batterien selbst.

Auf der WindEnergy Business Conference der Deutsch-Amerikanischen Handelskammer im November in Chicago wird das System ebenfalls vorgestellt, und zwar von Vertretern der 2010 gegründeten Firma Autark Energy LLC aus Charleston, South Carolina, die als Tochtergesellschaft der Windependence auftritt.

Beim aktuellen Update Ende 2014 ist von den Firmen ebensowenig etwas zu finden, wie weitere Meldungen über den im Grunde interessant gestalteten Rotor.

Viva Light Tower Grafik

Viva Light Tower
(Grafik)


Unter dem Titel Viva Light Tower wird ebenfalls im November 2010 in den Blogs eine weitere netzunabhängige Straßenlampe präsentiert, die neben Wind und Sonne auch noch biochemische Quellen zu ihrer Stromversorgung nutzt.

Die Laterne, die aus dem in São Paulo, Brasilien, beheimateten Büro Chelles Hayashi Designs stammt, sieht wie eine interessante Idee aus, wird vermutlich  aber aber ziemlich teuer werden.

Während oben an dem Laternenmast ein Windrotor mit aufgesetztem PC-Paneel rotiert, ist im unteren Teil ein Pflanzenkübel angebracht (samt Klettergerüst), unter dem sich ein integrierter Gärbehälter für organische Abfälle befindet.

Es ist kaum damit zu rechnen, daß dieses Konzept in absehbarer Zeit umgesetzt wird.


Möglicherweise praktikabler ist dagegen der Entwurf von Kleinrotoren, die in Baukastenform miteinander verbunden werden.

Das Konzept unter dem anscheinend recht beliebten Namen Wind Cube stammt von den chinesischen Designern Liao-Hsun Chen und Wen-Chih Chang.

Der einzelne 100 W Windkraftgenerator, der sich an die Wand schrauben läßt, besteht aus Flügeln, dem Generator, einer Teleskopwelle, damit der Rotor herausgezogen oder wieder in den Träger versenkt werden kann, sowie den entsprechenden Stromsteckern zum Anschließen weiterer Einheiten.

Den Entwicklern zufolge sollen 15 Stück dieser Rotoren für einen 4-Personen-Haushalt ausreichen, da die einzelne Einheit (geschätzt) bis 21,6 kWh pro Monat erzeugt. Die hier angesetzte sehr niedrige Verbrauchsmenge soll für China zutreffen.

Das Design gewinnt einen der diesjährigen Liteon Awards, außerdem wird es mit dem International Design Excellence Award 2011 ausgezeichnet.


In diesem Jahr 2010 wird in Bethesda, Maryland, die Firma Altenera Technology Inc. gegründet, die mit einem recht ähnlich aufgebauten Modularsystem auf dem Markt kommen möchte, das allerdings auf einem völlig anderen Energiewandler basiert.

Kaplan-Patent Grafik

Kaplan-Patent (Grafik)

Das  Patent war bereits 2009 unter dem Titel ,Apparatus for harvesting energy from flow-induced oscillations and method for the same angemeldet worden (US-Nr. 8.258.644, erteilt 2012; vgl. US-Nr. 8.519.554, angemeldet 2010, erteilt 2013). Als Erfinder ist ein Morris A. Kaplan aus Rockville, Maryland, genannt.

In die Presse kommt die neue Windenergielösung namens BreezBee allerdings erst im Januar 2013, als Altenera unter die Finalisten des Cleantech Open Southeast Wettbewerbs gewählt wird.

Das kostengünstige, mobile, leichte und leise Wind-Harvester-Panel-System ist für nahezu alle Windverhältnisse geeignet, und soll auch eine hohe Leistung erreichen – die bislang allerdings nirgendwo näher beziffert wird.

Das interessante ist, daß auch diese Innovation ohne rotierende Teile auskommt, und dementsprechend auch keine Funkstörungen verursachen soll. Zum Ernten des Windes wird die patentierte, technisch solide und hocheffiziente Technologie verwendet, die auf vibrierenden Blättern, ähnlich Stimmgabeln, basiert.

Im Patent wird die Vorrichtung als ein Verfahren unter Verwendung eines quasi-stationären Oszillationsprozesses zur Stromerzeugung beschrieben, der durch die Wechselwirkung zwischen einer turbulenten Strömung und einer elastischen Schwingstruktur innerhalb eines magnetischen Feldes entsteht.

Die Vibrationswandler sind jeweils in modulare und einfach zu montierende Platten eingebaut, die wie Legosteine in Arrays kombiniert auf jede beliebige Größe skaliert werden können.

Die Firma kann ihr System im Februar 2013 auch auf dem ARPA-E Summit in Washington, D.C., vorstellen, wo es zumindest ins Halbfinale kommt, und im Juli gibt es eine Seed-Finanzierung von der Maryland Technology Development Corp. (TEDCO), einer unabhängigen Organisation, welche die Kommerzialisierung der Technologien aus Marylands Forschungsuniversitäten und Labors erleichtern soll.

Im Januar 2014 investiert die TEDCO 1,3 Mio. $ in 13 Start-ups des Bundesstaates, wobei auch Altenera mit 100.000 $ bedacht wird. Vielleicht hilft das dabei, den nächsten Schritt zu tun, und einen verifizierbaren Prototypen herzustellen.


Eine weitere Firma, die 2010 gegründet wird, ist die Agri Wind Turbines von Jeff Brown aus Little Rock, Arkansas.

Der Air-Force-Veteran Brown startet sein Unternehmen mit Hilfe des Arkansas Small Business and Technology Development Center (ASBTDC), um aus dem Small Business Innovation Research (SBIR)-Programm die Finanzierung der erforderlichen F&E-Arbeiten zu bekommen.

2011 gibt es einen Technology Transfer Assistance Grant von der Arkansas Science and Technology Authority um Browns Marktforschung zu unterstützen, und im September 2012 einen Zuschuß in Höhe von 100.000 $ aus dem US-Landwirtschaftsministerium, der verwendet werden soll, um bis Anfang 2014 die Machbarkeit der Technologie durch Computer-Modellierung zu testen.

Bei dem Projekt geht es darum, modifizierte Getreidesilos zu verwenden, um darauf Low-Cost-Vertikalachser-Windkraftanlagen zu installieren, deren gewonnene Energie als Druckluft in bestehenden oder neuen Silos gespeichert werden soll. Positiv für die Farmer ist, daß sie bei diesem Ansatz ihre bestehende Infrastruktur und Netzanbindung nutzen könnten.

Eine praktische Umsetzung ist bisher noch nicht erfolgt.


Ebenfalls im Jahr 2010 teilt sich die bereits 2000 gegründete norwegische Firma SWAY AS, ein Spezialist für schwimmende Fundamente von Offshore-Windkraftanlagen, in zwei eigenständige Unternehmen.

ST10 Grafik

ST10 (Grafik)

Während das eine unter dem bisherigen Namen auch weiterhin das angestammte Feld bedient, soll das Technologieunternehmen SWAY Turbine AS, mit Sitz in Bergen, ausschließlich eine getriebelose und leichte 10 MW Offshore-Windkraftturbinene entwickeln und vermarkten, für die feste und schwimmende Träger geeignet ist. Die Kommerzialisierung der Technologie ab dem Jahr 2015 soll dann mit anderen industriellen Partnern zusammen erfolgen.

Zu diesem Zeitpunkt stecken schon 7 Jahre an dynamischen Simulationen und Engineering in der Entwicklung, welche es ermöglicht haben, die grundlegenden Herausforderung der Hochskalierung durch mehrere ungewöhnliche Design-Lösungen zu überwinden, wie es so schön heißt.

Die ST10 Turbine hat einen Generator in Form eines Permanentmagnet-Ringes mit großem Durchmesser, der direkt von dem Rotor angetrieben wird. Jedes der drei Blätter ist an einer A-Rahmen-Trägerstruktur montiert, die den Generator überspannt.

Die Beine der Stützstruktur enden auf zwei unabhängigen Achsen, die auch als die Naben für den Generatorrotor dienen, während der äußere Rand des Generator-Rotors mit der Stützstruktur verbunden ist, um den Drehmoment vom Turbinenrotor zum Generator zu übertragen.

Im Oktober 2012 erläutert CTO und Mitbegründer Eystein Borgen die wichtigsten Merkmale der ST10 Offshore-Anlage auf einer internationalen Konferenz über Antriebskonzepte in Bremen, Deutschland. Sabei wird bekannt, daß das Unternehmen mit einer geschätzten Reduktion der Turbinenkosten im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik um 15 – 20 % rechnet.

Nun ist geplant, an der norwegischen Westküste, in der Nähe des Firmensitzes in Bergen, eine Pilotanlage in voller Größe mit einem Rotordurchmesser von 145 m zu installieren (andere Quellen: 164 m). Die Konzession hierfür wurde von der norwegischen Regierung bereits gewährt, und der staatseigene ENOVA-Fonds stellt 137 Mio. norwegische Kronen für das Projekt bereit.

Sway hatte bereits im März 2011 einen Prototypen (mit konventionellem Rotor) im Maßstab 1:6 zu Wasser gebracht, der jedoch bald darauf gesunken ist. Grund war die zu geringe Höhe des Schwimmers, der die Anlage über Wasser halten sollte. Bei 6,3 m hohen Wellen lief er voll.

Weitere Details über die neuartige ST10 Windturbine gibt es bislang nicht.


Anmerkung: Über Offshore-Windkraftanlagen gibt es bereits ein eigenes Kapitelteil, das in Zukunft noch ausgebaut werden soll (s.d.). Geplant ist ferner eine eigene Präsentation der Entwicklung schwimmender Anlagen, da ich diese wesentlich sinnvoller erachte, als Systeme mit massiven und schweren Fundamentierungen.


2011


Auch dieses Jahr beginnt mit einigen windbetriebenen Licht-Designs. Das erste namens Wind Bulb stammt von den Designern WenCheng Hsiao und Jin-Dian Cheng und ist ebenfalls ein Gewinner des LiteOn Award.

Die einfach zu installierende Wind-Lampe, die im Januar 2011 in den Blogs erscheint, ist für Balkone in städtischen Gebieten konzipiert.

Ein kleiner Darrieus-Rotor an der Spitze soll dabei genug Strom erzeugen, um das LED-Licht am unteren Ende die ganze Nacht am brennen zu halten.

hope of breeze Grafik

hope of breeze
(Grafik)


Ähnlich, wenn auch eher wie ein kleines LED-Windspiel, wirkt der Entwurf eines ganzen Teams junger Designer, der im Februar 2012 veröffentlicht wird.

Unter dem Namen the hope of breeze wird eine Lampe gezeigt, die der klassischen japanischen Windglocke (Furin) nachempfunden ist, statt Klang- aber Lichtwellen abgibt.

Sobald der Wind weht, erzeugt die daraus resultierende Pendelbewegung des ,Klöppels mittels magnetischer Induktion einen kleinen Strom zum Betreiben der LEDs.

Außerdem soll die Windfangfläche als ,nano touch board gestaltet werden, auf das man mit dem Finger seine Hoffnungen und Wünsche schreiben kann – die der Wind dann mit nimmt...


Von dem Entwickler Bill Jenkins aus den USA, den ich bereits im Kapiteteil zum Hammurabi-Rotor erwähnt habe (Pivoted Panel Wind Turbine), wird im Januar 2011 ein YouTube-Clip hochgeladen, in dem eine Gyroscopic Robotic Wind Turbine gezeigt wird.

Gyroscopic Robotic Wind Turbine Grafik

Gyroscopic Robotic Wind Turbine
(Grafik)

Die Animation Wind Gin #J7 zeigt ein Windkraftwerk, das mit vier horizontal ausgerichteten  Tragflächen-Flügeln ausgestattet ist, die im Wind leicht auf und ab schlagen, und damit über eine zentrale Taumelscheibe die Strömung in eine Rotation verwandeln.

Jenkins zufolge sei das System besonders für die Nutzung niedriger Windgeschwindigkeiten geeignet. Außerdem ließe es sich auch zum Pumpen von Wasser einsetzen.

Mehr als die detaillierte grafische Ausarbeitung gibt es bislang aber nicht.


Einem Bericht vom Februar 2011 zufolge entwickeln Wissenschaftlern um Akira Kobata an der Nippon Bunri University in Oita einen fliegenden Roboter mit Klappflügeln, mit dem sie verschiedene Experimente und Simulationen durchführen.

Auf Filmaufnahmen des künstlichen Libellenflügels in einen Wassertank, dem Aluminiumpulver zugesetzt ist, ist zu sehen, wie winzige Spitzen auf der Flügeloberfläche die darüber hinwegstreichende Luft veranlassen, eine Reihe kleinster Wirbel zu erzeugen.

Nach einer Untersuchung, wie diese Wirbel die Aerodynamik der Libelle beeinflussen, entwickeln Kobata und seine Kollegen das Modell einer kleinen Windkraftanlage, in deren 25 cm lange Rotorblätter aus Papier die gleichen Unebenheiten eingearbeitet sind, wie sie bei den Libellenflügeln auftreten.

Diese Technologie könnte zu Mikro-Windenergieanlagen führen, die sogar Orkanböen standhalten können, denn als die Windgeschwindigkeit während der Versuche auf bis zu 145 km/h gesteigert wird, biegen sich die flexiblen Schaufeln in Form eines Kegels, anstatt sich immer schneller zu drehen, was letztlich zur Zerstörung des Rotors führen würde. Der Prototyp erzeugt zwar weniger als 10 W, doch dies genügt bereits, um Handys aufzuladen oder LEDs zu betreiben.

Leider ist mir noch nicht gelungen herauszufinden, ob diese Versuche weitergeführt wurden, oder ob es zwischenzeitlich zu irgendwelchen Umsetzungen gekommen ist.


Da man über Geschmack nicht streiten soll, enthalte ich mich jenen weiteren Kommentars über die XTurbines Power Flower von Nathan Hintz aus Las Vegas, Nevada, die im März 2011 in den Fachblogs vorgestellt wird.

Das Wesentliche ist sowieso der sehr einfach herstellbare Rotor, an dem Hintz gemeinsam mit Brad Sorensen schon seit 1983 arbeitet, denn dieser ist aus einem einzigen Blech geschnitten, im Zentrum verstärkt, mit angeschrägten Blättern, die an den Rändern aufgebogen und zu einem Ring vernietet sind.

Power Flower-Rotor

Power Flower-Rotor

Auf der Homepage Xturbines kann man einige Fotos der Arbeitsschritte sehen und erahnen, wie leicht und schnell sich derartige Rotoren herstellen lassen. Außerdem werden diverse Variationen und Größen gezeigt, die eine lange und intensive Beschäftigung mit dem Design belegen – bis hin zu verschiedenen Scheibenläufern, über die ich gerne etwas näheres gewußt hätte.

Die hier abgebildete Energie-Blume ist für geringe Windgeschwindigkeiten gedacht, hat einen Durchmesser von 90 cm, und soll eine Spitzenleistung von bis zu 400 W erreichen.

In einer weiterentwickelten Version werden an jedem einzelnen Blatt auf der Rückseite sogenannte ,Bernoulli-Beulen hinzugefügt, welche die Leistung der Turbine verbessern.

Sehr angebracht sind seine Windblumen und -blüten als kinetische Skulpturen in einem Blumengarten am Le Bonheur Kinderkrankenhaus in Memphis, Tennessee, den Hintz zusammen mit der Künstlerin Yvonne Bobo gestaltet.


Etwas fragwürdig erscheint mir dagegen das Design eines Windgenerators, das im April 2011 erscheint.

Der ChimChum des Designstudenten Tom Postlethwaite aus Leeds, Großbritannien, soll einfach auf die Kamine von Eigenheimen montiert werden – weshalb seine Abdeckung auch entsprechende Rauchlöcher hat.

Die großen grünen Flügel bestehen aus einem robusten und gleichzeitig leichten Kohlefaser-Harz-Verbundwerkstoff, und sollen aufgrund ihres leichten Gewichts auch auf geringe Windgeschwindigkeiten reagieren, während der Generator in Edelstahl verpackt ist.

Die bauchige Hohlform der Flügel sei von der natürlichen Stromlinienform der Bergahorn-Samen inspiriert.

Postlethwaite ist überzeugt davon, daß sein Design bis zu einem Drittel des Verbrauchs eines durchschnittlichen Haushalts decken kann.


Im  April 2011 wird von Jan Dabrowski und Martin Riedel in Köln (später: Berlin) die Frirma enbreeze GmbH gegründet, die eine 3-Blatt Kleinwindanlage vermarkten will.   

enbreeze-Versuch

enbreeze-Versuch

Die beiden hatten bereits 2010 ein Unternehmen namens air2Energy gegründet, nachdem sie zusammen mit dem renommierten Karlsruhe Institute of Technology eine sogenannte Smart Force Technologie entwickelt haben, die besonders kosteneffizient und verschleißfrei sein soll.

Außerdem soll damit auch an windschwachen Standorten wirtschaftlich Energie erzeugt werden können, wobei die Anlagenkosten, verglichen mit bestehenden Kleinwindanlagen, um den Faktor 5 reduziert werden. Da sich die optimierten Rotorblätter rein mechanisch aus dem Wind bzw. in den Wind stellen, kann die Anlage ohne störanfällige Elektronik wesentlich kleiner und leichter gebaut werden. Im Betrieb sollen die lediglich 10 - 15 kg schweren Anlagen geräuschlos sein, und können daher sowohl auf einem Mast als auch als Aufsatz auf Dächern aufgebracht werden.

Mit einem fünfstelligen Investment durch den Business Angel Tim Schumacher aus Köln können die beiden Gründer ihren ersten Prototypen produzieren. Außerdem beschließtman die Umbenennung in enbreeze.

Bereits im Gründungsmonat war das Start-up bei der Cleantechnology Challenge der London Business School mit dem 2. Platz ausgezeichet worden, und im Januar 2012 kürt das Fachmagazin WirtschaftsWoche enbreeze als eines der Top-30 grünen Start-Ups.

Bald darauf folgt die zweite Finanzierungsrunde, diesmal bereits im sechsstelligen Bereich, an der sich – durch Vermittlung der NRW.Bank – ebenfalls ein Business Angel beteiligt. Damit kann eine richtige Pilotanlage entwickelt werden, die inzwischen als mobiles System auf dem Dach eines Parkhauses neben dem Büro von enbreeze steht. Die Flügel der ersten Anlagenklasse messen 5 m im Durchmesser, während der Mast etwa 10 m Höhe hat.

Die Meßergebnisse stimmen optimistisch, und man hofft, daß die ersten Generatoren schon ab dem Frühjahr 2013 bei diversen Kunden laufen.

Danach gibt es erst einmal keine weiteren Meldungen, bis im Mai 2013 berichtet wird, daß es noch in diesem Jahr eine 00er-Serie geben soll, sofern die Finanzierung gesichert werden kann. Die Serienproduktion ist dann für 2014 angedacht. Man darf nun also gespannt sein, ob dies tatsächlich geschieht.

Eole Grafik

Eole (Grafik)


Im Mai 2011 wird von dem französischen Designer Julien Moise das Konzept einer Armbanduhr vorgestellt, die erst mit selbsterzeugter ,Windenergie richtig funktioniert. 

Die Eole arbeitet zwar mit einer regulären Batterie, doch das eisig blaue Display beginnt erst zu leuchten, wenn man den Propellerkranz anbläst, der die Uhr ringförmig umgibt.

Dieser dreht sich daraufhin, und erzeugt gerade genug Strom, um die blauen Lichter, welche die Zeit anzeigen, für kurze Zeit zu aktivieren.


Unter dem Namen Sail Carousel Wind Turbine stellen einige Technik-Blogs im Juni 2011 eine Windkraftanlage des Ingenieurs und Designers William L. King aus Tehachapi, Kalifornien, vor, die tatsächlich wie ein Segel-Karussell aussieht.

King hatte sein Patent dafür bereits im Dezember 2010 unter dem Titel ,Portable device for generating electric power beantragt, wobei ein Ghanshyam Popat als Miterfinder genannt wird (US-Nr. 20110163551). Anmelder ist die ebenfalls 2010 gegründete Firma IQ Energy aus Huntington Beach.

Die Anlage, die auch als Beitrag zum Create the Future Contest eingereicht wird, besteht aus vertikalen Segeln, die am Umfang eines rotierenden Rahmens befestigt sind. Unterhalb der Segel hat dieser Rahmen Räder, und die Rotation erfolgt um einem zentralen Drehpunkt.

Da der Wind bewirkt, daß sich die Segel mit dem Rahmen um den Drehpunkt herum bewegen, besitzen die Räder kleine Generatoren, die während des Rollens elektrische Energie erzeugen, welche dann über Schleifringe weitergeleitet wird. Eine besondere Federanordnung dient der Sicherheit bei extremen Windgeschwindigkeiten.

Die Konfiguration des Designs ist modular, und die meisten Teile sind Standardelemente, was erheblich reduzierte Kosten für Material, Herstellung, Transport und Montage bedeutet. Die flexiblen Flügel-Segel sollen aus recycelten Plastikflaschen hergestellt werden, da dieses HDPE-Material wasserabweisend und UV-beständig ist. Auch hier sind die niedrigen Kosten ein Vorteil.

Bei dem gezeigten Modell soll schon eine Windgeschwindigkeit von 6,4 km/h messbare Leistung erzeugen, bei 12,8 km/h gibt es ordentlich Saft, und mit 19,2 km/h wird profitable Energie erzeugt.

Kleinere Turbinen mit 12 m Durchmesser und 100 KW können manuell durch ein kleines Arbeitsteam errichtet werden, ohne die Notwendigkeit, einen Kran oder andere schwere Maschinen einzusetzen.

Leider ist danach weder von der Firma, noch von dem Segel-Windrad wieder etwas zu hören.

Lockheed-Patent Grafik

Lockheed-Patent
(Grafik)


Wesentlich beständiger ist da schon die Firma Lockheed Martin Aeronautics, die im Juni 2011 das Patent für eine stromerzeugende Vorrichtung anmeldet, bei der die Windkraft über pyroelektrische Membranen genutzt wird (Pyroelectric power from turbulent airflow, US-Nr. 20120306318). Als Erfinder werden Charles Chase und Matthew Evans aus Lancaster, Kalifornien, benannt.

Zwar läßt sich ansonsten nichts näheres über eine Weiterentwicklung der pyroelektrischen Energy-Harvesting-Platten finden – immerhin handelt es sich bei der Firma um die Abteilung eines Rüstungsunternehmens –, doch bei der Recherche stieß ich auf ein Patent der Mutter Lockheed Martin Corp., das bereits aus dem Jahr 2008 stammt und belegt, daß man dort schon länger an dieser Technologie arbeitet.

Unter dem Titel ,Piezoelectric and pyroelectric power-generating laminate for an airship envelope wird hier ein vielschichtiges Laminat für Luftschiffhüllen eingetragen, das Strom erzeugt, sobald die Hülle strukturellen Belastungen oder Temperaturänderungen unterworfen ist (US-Nr. 7.878.453, erteilt 2011). Als Erfinder ist ein Paul E. Liggett genannt.

In allen Fällen ist mir von einer Umsetzung noch nichts bekannt geworden.


Im September 2011 taucht wieder einmal die Idee auf, Hochspannungsmasten mit Windkraftanlagen zu kombinieren - wobei es sich im vorliegenden Fall um einen eigenständigen, integrierten Neuentwurf handelt.

Der hybride Strommast eFLUX ist ein Konzept der Produkt-Designer Florian Langer und Patrick Decker und ihrem 2010 gegründeten Büro Formboten - Zentrale für Produktdesign in Hannover.

Ihre Mastkonstruktion besitzt einen runden Querschnitt mit hoher Formstabilität, während das Generatorgehäuse von der aerodynamischen Form eines Pinguins übernommen wird, um eine perfekte Luftströmung zu gewährleisten.

Die Designer denken sogar daran, mehrere Ausstiegspunkte vorzusehen, um an den Hochspannungsleitungen und dem Windgenerator Wartungsarbeiten durchführen zu können. Die produzierte Windenergie soll logischerweise direkt in das Netz eingespeist werden.


Meldungen vom November 2011 zufolge hat das deutsche Unternehmen Siemens AG  eine neue Generation von Rotorblättern entwickelt, mit denen die Ausbeute von Windenergieanlagen deutlich gesteigert werden soll.

Elastisches Rotorblatt Grafik

Elastisches Rotorblatt
(Grafik)

Die elastischen Rotorblätter (Aeroelastic Blades o. Aerolastic Tailored Blade Technology) sind leicht geschwungen wie ein arabisches Schwert. Wegen der Krümmung biegt sich das Blatt unter Windlast und verdreht sich gleichzeitig, wobei sich die Druckbelastung auf den gesamten Rotor reduziert, das Material weniger verschleißt, und die Lebensdauer steigt.

Dieser Vorteil gegenüber den heutigen starren Blättern tritt besonders auf offener See zutage, wo Luftmassen von mehr als 100 Tonnen je Sekunde aus unterschiedlichen Richtungen auf die Rotoren treffen.

Mit der neuen Technologie lassen sich auch größere Rotorblätter herstellen, ohne daß die aerodynamische Belastung wesentlich zunimmt. Das nun vorgestellte Rotorblatt ist mit 53 m vier Meter länger als sein Vorgängermodell, was 5 % mehr Energieausbeute bedeutet. Es geht im Februar 2012 in den USA in Serie.

Die besseren aerodynamischen Eigenschaften sind vor allem der computerbasierten Optimierung und vielen Tests unter realen Bedingungen zu verdanken. Daneben soll der bislang in Handarbeit erfolgende Herstellungsprozeß verstärkt automatisiert werden, womit die Produktionskosten der Flügel um 40 % sinken sollen.

Als Siemens Energy im dänischen Österild im Dezember 2012 den ersten Prototyp seiner neuen 4 MW Windenergieanlage SWT-4.0-130 installiert – eine Weiterentwicklung der SWT-3.6, der nach Angaben von Siemens weltweit am häufigsten installierten Offshore-Windenergieanlage – kommt auch das Rotorblatt B63 mit aeroelastisch optimierten Blattprofil zu Einsatz, das eine Länge von 63 m hat.


Ebenfalls im Oktober 2011 wird in in Geelong, Victoria, ein neues Windrad errichtet, das von der 2009 gegründeten australischen Firma Renewable Energy Solutions Australia Holdings Ltd. (RESA) in Brisbane entwickelt worden ist, und das bei mittleren Drehzahlen 30 % mehr Strom erzeugen soll als traditionelle Anlagen. Die Idee dazu sei von einem Patent aus den 1940er Jahren abgeleitet worden.

Anstelle der üblichen drei Rotorblätter sind gleich 30 kleine Blätter verbaut, um die herum ein Band läuft, das die Flügelspitzen abdeckt. Dieser Ring verhindert, so das Unternehmen, daß sich Luft von den Blattspitzen ablöst, was die hauptsächliche Lärmquelle der traditionellen Windkraftanlagen ist.

Das neue Design soll die Eco Whisper Windkrafträder damit nicht nur effizienter, sondern auch viel leiser machen – weshalb auch der entsprechende Name gewählt wurde. Eine konische Form in der Mitte sorgt dafür, daß sich die Anlage automatisch in den Wind dreht, womit eine aufwendige Windfahne entfällt. Und damit es bei zu heftigem Wind nicht zu Schäden kommt, läßt sich der Rotor in einem 90° Winkel nach unten klappen, ebenso für einfache Wartung. Die Technologie soll durch zwei vorläufige Patente geschützt sein (nicht verifiziert).

Gemeinsam mit Firma Australian Engineering Solutions Pty. Ltd. (AUSTENG) wird in Geelong drei Jahre lang daran gearbeitet, die innovative Eco Whisper-Turbine EWT 625 weiterzuentwickeln, zu optimieren und zu produzieren. Daneben wird auch noch ein kleineres 5 kW Modell EWT 325 (o. 350) konzipiert.

Im Mai 2012 wird bei einer großen Produktionsstätte am Rande des Tullamarine Airport die erste kommerzielle Windkraftanlage mit 6,5 m Durchmesser und einer Höhe von 21 m errichtete. Sie erreicht eine Leistung von 20 kW, und soll bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von etwa 9,5 km/m pro Jahr bis zu 32.000 kWh erzeugen. Widerstehen kann sie Winden bis etwa 190 km/h, und als Preis werden rund 135.000 $ genannt. Im selben Monat wird die RESA mit dem renommierten Sustainability Award des Premiers von Queensland ausgezeichnet.

Meldungen vom Mai 2013 zufolge stellt die Firma Geelong Galvanizing einen Baugenehmigungsantrag für den Einsatz einer Windenergieanlage, deren Strom den Energieverbrauch des Unternehmens anteilig mit decken, aber nicht verkauft werden soll.

In der 2. Hälfte des Jahres kommt auch die Eco Whisper 325 auf den Markt, doch irgendwelche Verkäufe oder Installationen sind bislang nicht gemeldet worden. 2014 beschäftigt sich die RESA anscheinend nur noch mit einem VoltLogic genannten Energiemanagement-System.


Im Dezember 2011 gibt es ein Design namens Napo zu sehen, dessen Urheber Yvonne Chua von der National University of Singapore (NUS) sowie François Morrier und Simon Vanquaethem von der Ecole Nationale Supérieure de Création Industrielle (ENSCI) sind.

Napo steht für ein Konzept, das versucht, verschiedene nicht-konventionelle Energiequellen gemeinsam einzusetzen, um eine Stadt zu versorgen. Diese Quellen sind der Wind, die Sonne und der Regen, deren Nutzung in einem System kombiniert wird, das leicht in bestehende Gebäude eingebaut werden kann.

Während frühere Technologien zumeist versucht haben, jeweils eine von diesen Quellen zu erfassen, und die Effizienz bei ihrer Umwandlung zu verbesseren, erntet Napo alle von ihnen auf einmal, und soll dabei sogar ihre Synergien nutzen – wie immer das auch aussehen soll.

Der Aufbau im Einzelnen sieht eine Windkraftanlage auf dem Dach eines Gebäudes vor, die über ihre gesamte Oberfläche mit (vermutlich flexiblen) Solarzellen bestückt ist. Außerdem wird das Regen-Abflußrohr mit einer Mikro-Wasserkraftanlage ausgestattet, die das abfließende Wasser nutzt, um Strom zu erzeugen.

Als Idee sicherlich anregend, aber fraglich ob es zu einer Umsetzung kommt.


Für große Aufregung sorgen im Dezember 2011 Meldungen über ein neuartiges Windkraftwerk namens INVELOX, das der Iran-stämmige Ingenieur und Geschäftsmann Daryoush Allaei aus Minnetonka in Minnesota erfunden hat, und das eher wie eine überdimensionale Pfeife oder wie ein riesiger, auf dem Rücken liegender alter Grammophon-Trichter aussieht. Der Name ist eine Kombination aus increased (erhöht) und velocity (Geschwindigkeit).

Aktueller Grund für die Presseberichte ist der Fakt, daß die Technologie im Oktober den Sustainability Award des 2011 CleanTech Open Wettbewerbs für die nördlich-zentrale Region der USA gewinnt.

INVELOX-Versuch

INVELOX-Versuch

Die neue Anlage soll den Wind in nur wenigen Metern Höhe auffangen, ihn dann über eine trichterförmige Konstruktion auf den Boden kanalisieren, und erst dort in Energie umwandeln. Dabei kann der Wind aus allen Himmelsrichtungen auf den Trichter stoßen, um dann durch einen Schacht nach unten in Richtung des Generators geleitet zu werden.

Auf die Idee, den Venturi-Effekt auf diese Art auszunutzen, kam Allaei Mitte 2008, als er noch für das US-amerikanische Energieministerium arbeitete und erforschte, wie man den lästigen Lärm und die Vibration traditioneller Windanlagen vermeiden kann.

Seinen Angaben zufolge würde sich die Geschwindigkeit der Luft im Verlauf des Rohrs seiner INVELOX-Anlage auf 63 km/h erhöhen, wenn der Wind mit 16 km/h in die Öffnung des Trichters strömt. Dann öffnet sich der Schacht wieder leicht und entläßt die Luft mit einem Tempo von rund 24 km/h. Als Grundvoraussetzung für den Vorgang gilt lediglich, daß der Wind mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3,2 km/h auf die Öffnung des Trichters trifft. Schlußendlich soll die Anlage dadurch sechs Mal so viel Energie aus dem Wind herausholen, wie herkömmliche Windkraftwerke.

Später wird wieder etwas zurückgerudert. Nun heißt es, daß Simulationen und Computer-Modelle zeigen, daß die Technik (nur) dreimal mehr Energie als herkömmliche Windturbine erzeugt.

Im Jahr  2010 gründet Allaei zusammen mit  ein paar erfahrene Windenergie-Experten die Firma SheerWind Inc. mit Sitz in Chaska, Minnesota, die umgehend mit Computersimulationen und Laborexperimenten beginnt. Die Prototypen läßt das Unternehmen u.a. von Prof. Ali M. Sadegh des City College of New York, sowie von der University of Minnesota testen.

Auch die Patentanmeldung erfolgt in diesem Jahr, wobei als Anmelder neben Allaei noch seine Forschungs- und Beratungfirma Quality Research, Development & Consulting Inc. (QRDC) auftritt, aus der die SheerWind quasi ausgegründet wurde (WO-Nr. 2011/028502). Später folgen weitere Anmeldungen (z.B. EP-Nr. 2396538, 2470783), ebenso wie Allaei einige Patente aus früherer Zeit besitzt, beispielsweise für einen vibrationsbetriebenen Motor (US-Nr. 7.157.831, angemeldet 2004, erteilt 2007).

Obwohl es bislang nur einige rudimentäre Prototypen gibt, wird im Januar 2012 gemeldet, daß im im Februar oder März die ersten Einheiten in voller Größe installiert, und anschließend drei Monate lang getestet werden sollen. Es gibt bereits eine Reihe von Interessenten, die das System gerne ausprobieren würden.

Bis die Versuche mit einer 18 m hohem Windsammler-Pilotanlage tatsächlich beginnen können, dauert es aber noch bis zum Dezember 2012. Die Anlage hat an der Spitze einen mehrseitigen Lufteinlaß mit etwa 2 x 2 m großen Öffnungen, die den Wind in die aus Stoff hergestellte Kanalisierungsstruktur leiten, an deren unteren Ende sich ein handelsüblicher kleiner 1,5 kW Generator befindet.

Im Laufe des Jahres hatte SheerWind im Juli eine Steuergutschrift in Höhe von 337.000 $ aus dem Angel Tax Credit des Bundesstaates Minnesota erhalten – außerdem war das Unternehmen im November mit dem Tekne Award der Minnesota High Tech Association (MHTA) ausgezeichnet worden.

Zu diesem Zeitpunkt hat SheerWind bereits fünf Mitarbeiter und fünf Vertriebspartner. Finanziert wird das Unternehmen von 16 Einzelinvestoren, die bislang rund 1,7 Mio. $ aufgebracht haben, darunter Cynthia Lesher, ehemalige Chefin der Minnesota-Region von Xcel Energy, während Xcels ehemaliger Vorsitzender James J. Howard III bei SheerWind im Vorstand sitzt.

Im Februar 2013 erklärt Allaei, daß man nun über Felddaten verfüge, die belegen, daß das System sogar besser als erwartet funktioniert – ohne allerdings genauere Details zu veröffentlichen. Weshalb auch zunehmend mehr Windenergieexperten ihre Zweifel an der ganzen Sache äußern.

Trotzdem verkündet SheerWind, daß man voraussichtlich schon im nächsten Jahr eine Reihe von Anwendungen für kommerzielle Gebäude, zivile und militärische Sektoren anbieten wird. Eine größere, netztaugliche Einheit, die Onshore oder Offshore verwendet werden kann, soll dann ab 2015/2016 auf den Markt kommen. Im September wird sogar schon von einer 25 MW Anlage schwadroniert.

Im Oktober beginnen Wissenschaftler an der Fakultät für Umweltwissenschaften der tschechischen Universität für Biowissenschaften (CULS) unter der Leitung von Ing. Petr Sklenička eine Zusammenarbeit mit SheerWind, bei der eine INVELOX-Anlage für Forschungs- und Demonstrationszwecke auf dem Dach der Fakultät installiert werden soll.

INVELOX-Turbinensektion

INVELOX-Turbinensektion

Im Januar 2014 wird bekanntgegeben, daß die Kleinstadt Royalton mit etwas mehr als 1.200 Einwohnern, die etwa 20 km nördlich von St. Cloud liegt, in Zusammenarbeit mit der SheerWind die erste 200 kW Pilotinstallation errichten wird. Royaltons Bürgermeisterin Andrea Lauer habe bereits eine Anzahlung von 25.000 $ geleistet, die restlichen Kosten werden von SheerWind und seinen Investoren getragen. Ziel ist es, das etwa 700.000 $ teure System mit seinem 35 m durchmessenden Lufteinlaß und einer Turbine von 6 m im Durchmesser bis Ende des Jahres in Betrieb zu nehmen. Es soll pro Jahr mehr als 1,2 Mio. kWh produzieren.

Um das Design zu entwickeln, das eine Kombination von Beton, Walzstahl und gerahmtes Gewebe verwendet, arbeitet Allaeis QRDC mit den Minneapolis-Niederlassungen des in London ansässigen globalen Ingenieurbüros AMEC und der Clark Engineering Corp. zusammen. Letztere beabsichtigt ihr Know-how nutzen, um den Gesamtpreis der Installation zu senken. Dabei wird versucht, das Design auf zwei Arten optimieren: durch die Herstellung von GFK-Formen für die Hauptstrukturkomponenten des Systems, sowie durch seine Anpassung an einen Wassertank, den es umgeben soll, sodaß zukünftige Installationen sowohl Wasserspeicher-, als auch Windenergie-Komponenten enthalten.

Im gleichen Monat unterzeichnet das Unternehmen seine erste Lizenzvereinbarung mit der Firma Pacificwind Ltd. in Auckland für den Vertrieb der Technologie in Neuseeland.

Im April 2014 gibt SheerWind bekannt, daß die Dubai Aluminium PJSC (DUBAL), eine der weltweit größten Aluminiumschmelzanlagen, ein Pilotprojekt mit einer 250 kW INVELOX-Windkraftanlage starten wird. Ein weiteres Pilotprojekt ist in Bahrain geplant.

Nachdem Allaei gemeinsam mit Prof. Yiannis Andreopoulos vom City College of New York im Mai einen Bericht unter dem Titel ,INVELOX: Description of a new concept in wind power and its performance evaluation veröffentlicht, der auch im Netz zu finden ist, und in dem erstmals nachprüfbare Zahlen stehen, werden die kritischen Stimmer lauter, denn in der Tat zeigt sich, daß die Anlage nicht sechs Mal mehr, sondern eher achtzehn mal weniger Energie erzeugt, als vergleichbare Standard-Windkraftwerke, und dies auch noch bei einem etwa zehnfachen Materialaufwand.

SheerWind behauptet zwar im Juli, bereits über 10 Kunden mit Projekten von insgesamt 14 MW an der Hand zu haben, wobei diese Projekte von 200 kW bis 5 MW rangieren, und kündigt außerdem  Feldversuche an, bei denen mehrere Turbinen in Reihe oder Serie verwendet werden sollen, da die Installation von zwei Turbinen in einer Reihe eine 1,7-fache Steigerung der Leistung im Vergleich zur Einzelturbine bedeutet – doch umgesetzt wurde bislang noch nichts.

Die jüngste Meldung stammt vom Oktober 2014. Demzufolge soll SheerWind für 1,5 Mio. $ eine INVELOX-Anlage für Camp Grayling der Michigan National Guard errichten – im Rahmen der Net Zero Vision der US-Army.


Im Jahr 2011 erhalten James Michael Mongan und seine Firma M2 Solids LLC aus  Oak Park, Michigan, im Jahr das Patent auf ein Wind turbine assembly, bei dem es sich um einen horizontal drehenden Rotor mit gewundenen Blättern aus glatten Blechen handelt, der eine Teilabschirmung besitzt (US-Nr. 7.887.283, angemeldet 2010).

Anfang 2013 veröffentlicht Mongan zwar einen YouTube-Clip mit Aufnahmen eines Prototypen, technische Details oder Leistungsangaben sucht man jedoch vergebens.

Ebensowenig gibt es irgendwelche Informationen über weitere Umsetzungsschritte.


Das Konzept eines Doppelrotor-Windrades, bei dem die Energieübertragung mechanisch über eine Kardanwelle im Turm zu den stromerzeugenden Anlagen am Boden erfolgt, wird ab etwa 2011 von der Firma Airgenesis LLC aus Wheatland, Wyoming, vertreten, die nach eigenem Bekunden weltweit über 250 Patente oder Patentanmeldungen zu laufen hat (Z.B. US-Nr. 8.178.991, angemeldet 2010, erteilt 2012). Als Erfinder tritt ein Danny J. Smith auf.

Auf der nicht sehr professionellen Website der Firma gibt es zwar diverse nette Grafiken zu sehen – aber bislang keinerlei Spuren irgendwelcher Umsetzungen.


2012


Im Februar 2012 meldet die Presse, daß der schwedische Möbelriese IKEA, der schon seit mehreren Jahren in seiner SOLVINDEN-Linie eine Vielzahl von Solarlampen anbietet, nun auch eine Solar-/Windkraftdeckenleuchte des Designers David Wahl im Angebot hat.

SOLVINDEN-Windleuchte

SOLVINDEN
Windleuchte

Beworben wird die knapp 25 € kostende Lampe mit den Argumenten der einfachen Nutzung ohne Kabel oder Anschlüsse, der interessanten Lichteffekte beim Drehen im Wind, und den fehlenden Stromkosten, da das Windrad und die oben auf befindliche Solarzelle die Energie für die LEDs liefern.

Diese sollen eine Lebensdauer von 20.000 Stunden haben, während die Akkus der Lampe voll aufgeladen Licht für etwa 12 Stunden geben.  

Neben einer hängenden Version mit einem Durchmesser von 30 cm und einer Höhe von 50 cm gibt es auch eine Art Stehlampe mit der selben Technik. Die Flügel bestehen aus recyclebarem weißem oder farbigem Polypropylen.


Etwas zeitgemäßer sind die ebenfalls windbetriebenen Lampen der Architektin Margot Krasojević aus dem windreichen Wellington in Großbritannien, die im April 2012 in den Blogs auftauchen.

Das Objekt namens Momentum Light bzw. Air Turbine Light  vereint drei aktuelle Dinge: die energiesparenden LEDs, den 3D-Druck, sowie das Konzept vertikaleler Windkraftanlagen. Wobei die Schöpferin von dem Ropatec Windrotor inspiriert worden ist, wie sie selber sagt (obwohl der ein einfacher, gerader H-Darrieus ist, s.d.).

Da es sich um ein beliebig oft reproduzierbares, 3D-gedrucktes Kunstwerk aus einem leichten keramischen Material handelt, kann man nicht mehr von einem Einzelstück reden. Außerdem lassen sich endlos viele Modifikationen und Varianten gestalten.

Im Jahr 2013 gehören die Entwürfe zu den Gewinnern des Inhabitat/Elemental LED Wettbewerbs.

Revolver Montage

Revolver (Montage)


Ein weiteres interessantes Design, das im Februar 2012 erscheint, stammt von Frog Design und trägt den Namen Revolver.

Es handelt sich um eine tragbare Windkraftanlage zur Stromversorgung beim Camping, die bei einem internen Design-Wettbewerb von Core77 als Favorit der Leser ausgewählt wurde. Bei diesem ging es darum, innovative Wege und unerwartete Lösungen zu finden, wie Windkraft durch die Nutzung vorhandener, oder durch Integration in neue Infrastruktur genutzt werden könnte. Dazu findet sich mehr im Kapitelteil Windenergie und Architektur (s.u.).

Der leicht transportable Rotor für Outdoor-Aktivitäten, der auch unter der Bezeichnung Anchorage bekannt wird, hat die Form einer Röhre, deren unterer Teil zu einem Dreifuß aufgeklappt wird, während sich die aus Streifen bestehende Hülle durch Hinaufschieben und leichte Verwindung zu einem vermutlich recht effektiven Darrieus-Rotor mit 8 Blättern verwandelt.

Es wird sogar ein Prototyp gebaut, der allerdings einen konventionellen 3-Blatt- Darrieus hat. Die Designer behaupten, daß das Gerät schon bei einer angenehmen Brise bis zu 35 W leisten kann.


Das Konzept einer ebenfalls mobilen Kleinwindanlage namens Strøm stammt von Andreas Ebermann und Johann Schmidt, die damit einer der Gewinner des 2012 vom Klima- und Energiefonds in Wien veranstalteten ,Energie NeuDenken Wettbewerbs Energienutzung im Jahr 2121 sind.

Die beiden Designstudenten hatten das innovative Konzept im Rahmen eines Studienprojektes an der Burg Giebichenstein Hochschule für Kunst und Design entwickelt, gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM und dem Süddeutschen Kunststoffzentrum in Halle/Saale.

Deren 3,5 kW Generator kann über eine Winde an dem 12 m hohen, segmentierten und drehbar gelagerten Mast hochgezogen werden, was den Auf- und Abbau sehr einfach macht. Von der Entwicklung profitieren sollen insbesondere Reisende, Forscher auf Expeditionen und Nomadenvölker, weitere Einsatzgebiete sind Flüchtlingslager, Katastrophengebiete oder energetisch isolierte Regionen.

Leider ist ansonsten nichts mehr darüber zu finden.


Im März 2012 berichten einige Fachblogs über Wallace Wright Kempkey aus Green Lake, und dessen Erfindung namens Pterofin, das er als ein Gerät der zweiten Generation von Wasser- und Windkraftanlagen betrachtet. Zu diesem Zeitpunkt werden im Kirsten Windkanal und Wassertunnel an der University of Washington (UW) Prototypen für den Einsatz in Wind und Wasser getestet.

Pterofin-Vorstellung

Pterofin-Vorstellung

Kempkey arbeitet schon seit 2005 an seiner Entwicklung, für die er 2011 das erste Patent beantragt (US-Nr. 20120034079). Miterfinder ist Prof. Robert Breidenthal von der UW.

Im gleichen Jahr gewinnt das Pterofin-Konzept den Großen Preis der Social Venture Plan Competition der Seattle Pacific University, sowie den Honorable Mention Award beim UW Environmental Innovation Challenge, die beide mit jeweils 2.500 $ honoriert werden.

Ziel der Entwicklung ist ein Gerät aus sehr einfachen Materialien, das effizient mit sehr wenig Wind Brunnenwasser an die Oberfläche pumpt, und das wie ein Vogelflügel oder die Hinterflosse eines Fisches funktioniert. Sein erstes Modell aus Balsaholz, Kupferrohren und -stangen, sowie Leim, kostet ihn etwa 50 $. Insgesamt baut er rund 10 Prototypen.

Das aktuelle Design ist einfach und kostengünstig herzustellen, kann aus alten Fahrrad- oder Autoteilen gebaut werden, und benötigt kaum Wartung. Die Pterofin-Anlage, die in Größen von 60 cm bis zu 20 Stockwerken hoch sein kann, ist außerdem leiser und soll den Strom bei geringem Wind bzw. langsam fließendem Wasser besser erzeugen als herkömmliche Strömungsturbinen.

Die weiteren Entwicklungsschritte werden von Kempkey auf seiner Seite gut dokumentiert, wo es auch unzählige Videos zu sehen gibt.

Im April 2012 wird die internationale Patentanmeldung veröffentlicht (WO-Nr. 2012/027502), und im Juli erfolgt die Gründung der Firma Pterofin Inc. mit Sitz in in Seattle, Washington. Eine Kickstarter-Kampagne Anfang 2013 ist allerdings nicht erfolgreich, statt den erhofften 25.000 $ kommen nur 3.798 $ zusammen. Dafür werden im Laufe des Jahres verschiedene neuste Prototypen gebaut und getestet.

Auch 2014 werden immer wieder neue, unterschiedlich große und unterschiedlich gestaltete Modelle entwickelt, die sich zwischen Flossen- und Libellenflügel-Designs bewegen. Andere Prototypen werden mit einem zweiten Flügel nachgerüstet, um die Effizienz zu erhöhen.

Das Unternehmen bietet inzwischen vier verschiedene Systeme an: einen Terrafin Wind Power Einzel-Flügel, einen Dragonfly Wind Power Doppel-Flügel, ein Manta Hydro Power System für den Unterwassereinsatz, sowie ein Skimmer Hydro Power System für den Einsatz an der Wasseroberfläche. In allen Fällen gibt es aber noch keine marktfähigen Produkte, und irgendwelche Zahlen oder nähere technische Daten sind auch nirgends zu finden.


Im Juli 2012 wird dem Erfinder Clay Clark aus Fallon, Nevada, eine Windkraftanlage namens Windstrument patentiert, die auf eine Idee aus den 1980er Jahren zurückgeht, mit deren Umsetzung aber erst 2006 begonnen wird (US-Nr. 8.226.369, angemeldet 2009). Die Entwicklung basiert auf den Segelerfahrungen Clarks, und auch das Design stammt teilweise aus der Segelschiff-Technik.

Bis Ende 2007 werden CAD- und 3D-Modelle entwickelt, sowie von Hand ein Prototyp gebaut, der in der Wüste von Nevada auf einem 15 m hohen Turm aufgestellt wird, wo er trotz der rauhen Bedingungen der Hochwüste über zwei Jahre lang ohne Zwischenfälle läuft.

Windstrument

Windstrument

Bei der Windstrument-Einzelform handelt sich um einen sogenannten konischen Helikoiden, wie er in der Natur bei Tieren und Pflanzen, aber auch bei Tornados bis hin zu Galaxien vorkommt. Nach Angaben der Firma erzeugen die Flügel während ihrer Drehung an ihrer Oberfläche ein Kissen aus Luft, das die Bewegungen ausgleicht und dabei Vibrationen verhindert. Mit diesem optimierten Design soll die Windkraftanlage auch in schwierigeren Verhältnissen wie in Städten, oder bei schwachem Wind, maximale Leistung erzielen. Die Gesamtanlage sieht aus wie ein Turm, der mit vielen kleinen Windmühlen besteckt ist.

Lizenzierte Marketing-Agentur für die Windstrument-Anlage und die damit verbundenen Technologien, die auch für die weitere Entwicklung und Umsetzung verantwortlich ist, die Unified Energies International Inc. (UEI), die sich ansonsten aber auffällig bedeckt hält.

Zwischen 2009 und 2010 werden in Detroit erfolgreiche Windkanal-Tests durchgeführt, anschließend wird von 2010 bis 2012 eine Prototyp-Anlage auf einem Testgelände in Südafrika betrieben. Die Ergebnisse der Feldtest sind nahezu identisch mit den Ergebnissen aus dem Windkanal. Exakte Zahlen und sonstige Daten werden aber nicht genannt.

Im Oktober 2012 gibt die UEI bekannt, daß man nun gemeinsam mit der Firma Asahi Kasei Plastics North America Inc. in Fowlerville, Michigan, einer Tochtergesellschaft der japanischen Asahi Kasei Chemicals Corp., die orchideenartige Windstrument-Turbine zur Serienreife bringen will. Asahi wird die Thermoplast-Materialien zur Verfügung stellen und auch dabei helfen, die Produktentwicklung vorantreiben.

Die Anlage soll sowohl als Einzelturbine für den Privatbereich angeboten werden, als auch in Form mehrerer zusammengeschalteter Einheiten für größere Abnehmer. Diese Flexibilität soll das System so attraktiv machen, da die Kunden die Anlage je nach Bedarf um weitere Windräder ergänzen können. In der Entwicklung sind Turbinen in Größen von 30 - 120 cm im Durchmesser. Es wird aber auch schon an Großanlagen gedacht.

Die Methode, drei Windstruments pro Ebene in V-Form an einem einzigen Mast zu installieren, wird WindOrchard genannt, und unter dem Namen WindVine soll es auch ein Hydrauliksystem geben, das überschüssige Energie aus Perioden mit hohem Windaukommen speichert.

Zwar wird im Juni 2013 gemeldet, daß die Geräte nun in drei Größen von 30, 120 und 180 cm Durchmesser in Produktion gehen – doch danach gibt es keine weiteren Meldungen mehr, was die entschiedenen Kritiker des Systems sicherlich bestätigt.


Im September 2012 präsentiert die Firma JLM Energy Inc. aus Rocklin, Kalifornien, die erst Anfang 2011 von Farid Dibachi und Kraig Clark gegründet wurde, und sich auch mit Photovoltaik und Solarthermie beschäftigt, einen Rotor, der mit neuen Air Blades ausgestattet ist.

Die Zefr Windturbine hat eine Nennleistung von 240 W, und die Blätter, die mit analytische-numerischer Strömungsmechanik und empirischen Techniken entwickelt wurden, wie es heißt, sind aus High-Tech-Verbundwerkstoffe gefertigt, um bei geringem Gewicht hohe Steifigkeit zu bieten.

WATS-System

WATS-System

Interessant ist die speziell entwickelte Nabe, die eine spontane Konfigurierbarkeit von drei, fünf oder sieben Blättern erlaubt, was dem Installateur ermöglicht, die Turbine für das vorliegende Windaufkommen direkt am Montageort optimiert zusammenzubauen.

Ein AutoFurlz genannter Kippmechanismus gestattet dem System bei Windgeschwindigkeiten über 56 km/h den Druck auf die Turbine zu verringern, ohne daß die Energieerzeugung gestoppt werden muß. Dazu gibt es noch ein Elektronikmodul BreezeBox, einen Getriebemechanismus mit integrierter Mikro-Controller-Technologie namens SmartGearbox, sowie eine BrakeBox mit elektromagnetischem Bremssystem.

Das Unternehmen will das Ganze unter dem Namen Wind Array Turbine System (WATS) vermarkten.

Tatsächlich wird Anfang 2014 auf dem Dach des El Centro College in Dallas ein Array aus 80 Zefr-Turbinen installiert, was 240.000 $ kostet. Immerhin soll damit soviel Strom produziert werden, um rund 2.000 Computer auf dem Campus zu betreiben.


Ebenfalls im September 2012 wird von Thomas Olsen die Firma Zephyr Energy Corp. mit Sitz in Boston, Massachusetts, gegründet, das die Entwicklung eines nicht-rotierenden Windenergie-Generators vorantreiben soll, über dessen genauere Funktion bislang allerdings nicht mehr gesagt wird, als daß der Zephyr Windgenerator mehrere Wettbewerbsvorteile hat, wie das einfache, kostengünstige Design, die kompakte Form und der lautlose Betrieb.

Zephyr, ein Spin-out der Northeastern University, plant den Markteinstieg mit einem Miniatur-Windgenerator-Produkt, das den Bedürfnissen von Low-Power Wireless-Sensornetzwerk-Geräten (WSN) und Unterhaltungselektronik-Anwendungen gerecht werden.

Um die F&E und Kommerzialisierungs-Bemühungen fortzusetzen, werden Partnerschaften mit dem Zentrum für Innovationsforschung der Northeastern University sowie mit dem Gordon Engineering Leadership Program geschlossen. Außerdem sucht Zephyr Finanzierungs- und/oder Unternehmenspartner, um die Vermarktung seiner Technologie zu beschleunigen.

Zwar wird in (letzten) FB-Einträgen und Tweets im November 2013 Live-Demonstrationen des Geräts angekündingt – danach wurde aber nichts mehr darüber gehört. Auch auf der Homepage der Firma tut sich bislang nichts.

Anmerkung: Bei dem Unternehmen handelt es sich weder um die in Calgary, Kanada, beheimatete Zephyr Energy Corporation – noch um die Zephyr Energy Corporation aus Denver, Colorado, die ihren Namen 2007 in Nacel Energy Corporation geändert hat.


2013


Als am 1. April 2013 in den Blogs das abgebildete Windrad gezeigt wird, merken viele erst spät, daß es sich dabei um einen Aprilscherz handelt.

Spinning Solar Blades

Spinning Solar Blades

Es wird aber auch sehr seriös präsentiert: Demzufolge wollen Wissenschaftler der Universität von Liverpool um Dr. Joe King die Funktionalität der traditionellen Windkraftanlagen durch den Einbau von Photovoltaik-Technologie verdoppeln – um damit jenen Kritikern etwas entgegenhalten zu können, die sagen, daß Windkraftanlagen ja nur sinnvoll sind, solange der Wind weht. 

Getoppt wird dies noch die die Probleme, mit denen das Team angeblich zu kämpfen hat. Bei Computersimulationen wird nämlich herausgefunden, daß auf Turbinen montiert PV-Paneele dazu führen würden, blendende Lichtstrahlen in die Umgebung zu schießen.

Eine echte Sorge ist, daß die Turbinen dabei möglicherweise Piloten blenden und zu Flugzeugabstürzen führen könnten. An besonders heißen Tagen würden die Turbinen sogar solare ,Todesstrahlen abgeben, die Gebäude in Brand zu setzen könnten, falls sie sich konzentrieren. Als Lösung werden nicht reflektierende Solarpaneele ausgedacht.

Nun sei das Team dabei zu entscheiden, wo die erste Prototyp-Solar/Windkraftanlage installiert werden soll...


Etwas später im April 2013 erscheint ein Design von Prof. Farzad Safaei, Leiter des IKT-Forschungsinstituts der University of Wollongong im australischen Bundesstaat New South Wales, das auf den ersten Blick noch befremdicher aussieht.

Safaei hat gemeinsam mit seinem Team im Laufe von vier Jahren eine neue Art von Windturbine mit großen Möglichkeiten entwickelt, da das PowerWINDows genannte System überall an den Seiten oder auf den Dächern von Hochhäusern und großen Wohnblocks installiert werden kann.

Details werden bislang nicht bekanntgegeben – und die Beschreibung, daß die Erfindung wie ein Fenster mit einer dünnen Lamellenjalousie aussieht, deren Blätter sich vertikal auf und ab bewegen, ist auch nicht sehr aussagekräftig. Ebensowenig wie die grafische Umsetzung in Form eines riesigen Windfängers zwischen zwei Hochhäusern.

Da das System ohne  großen rotierende Blätter auskommt, soll es auch leiser, betriebsgünstiger und sicherer als aktuelle Windkraftanlagen sein.

Im Rahmen eines Zwei-Jahres-Vertrages mit der Firma Birdon, einem führenden australischen Ingenieurbüro, soll nun eine Prototyp gebaut werden, der getestet und geprüft werden kann, um schließlich eine kommerzielle Version für die Produktion zu konstruieren.

Konzept der Cleantec Wind (Grafik

Konzept der Cleantec Wind
(Grafik)


Im August 2013 startet eine Crowdfunding-Kampagne auf Indiegogo, die auf eine interessante Nische im Kleinwind-Markt zielt. Der Initiator Michael Ring hat nämlich einen kleinen Windgenerator entwickelt, der an der Oberkante von Solarpaneelen befestigt werden kann. Ein Argument, das dafür spricht, ist, daß die stromerzeugenden Paneele sowieso schon elektrisch verbunden und ggf. sogar am Netz angeschlossen sind.

Mit seinem kleinen Startup Cleantec Wind wird ein ein Prototyp des schmalen Leichtgewichts-Windgenerator erstellt, dessen Einsatz auch für Zäune, Masten und Pipelines angedacht ist.

Die sogenannte Gust SI Turbine scheint einen ziemlich einfachen Standard-Mehrblatt-Savonious als Rotor zu haben, obwohl es auch Grafiken gibt, auf denen die Blätter mehr nach Savonius aussehen. Fotos des Prototypen werden nicht gezeigt.

Dafür wird behauptet, daß der Generator eine Nennleistung von 2 kW besitzt. Testdaten des Prototyps oder Ergebnisse unabhängiger Versuche werden auch nicht nicht zugänglich gemacht.

Es ist daher kaum verwunderlich, daß die Indiegogo-Kampagne böse in die Hose geht: Statt der Zielsumme von 65.000 $ kommen nur 155 $ zusammen – woraufhin auch dieses Projekt gestorben zu sein scheint.


Im Oktober 2013 wird der angehende Industriedesigner David Engelhorn von der Hochschule Darmstadt in die Endrunde des internationalen Design-Nachwuchspreises James Dyson Award gewählt.

Engelhorn hat einen kleinen portablen Energieerzeuger namens Xarius entwickelt, der die Akkus elektrischer Geräte mithilfe von Windkraft auflädt, wobei er die Idee dafür von den Bienen abgeschaut haben will.

Das Bienenvolk übersteht den Winter auch bei Minusgraden in seinem Stock, indem die Bienen im Bienenstock eine Traube bilden, um sich gegenseitig zu wärmen. Um die Wärme im Innern der Traube zu erhalten, zittert die äußere Bienenschicht kontinuierlich mit ihren Muskeln und Flügeln, wobei sie Bewegung in Wärmeenergie umwandelt.

Dieses Umwandlungsprinzip hat Engelhorn zu einer kompakten dreiflügeligen Windturbine inspiriert, die Wind aus jeder Richtung aufnehmen kann. Außerdem ist Xarius in der Lage, Energie zu speichern. Das ausklappbare Drei-Flügel-System mit seinem im Inneren liegenden Stromgenerator ist dadurch, und aufgrund der leichten und kompakten Form, ein perfekter Begleiter auf Rucksacktouren mit wenig Gepäck.

Auch die Anwendung ist gut durchdacht: Durch das angebrachte Seil mit integrierten Haken läßt sich die Windturbine überall problemlos befestigen, etwa an einem Zelt oder zwischen zwei Ästen eines Baumes. Sobald sich das Seil spannt, öffnen sich die Flügel, die bereits bei sehr geringen Windgeschwindigkeiten zu rotieren beginnen und den ebenfalls im Inneren liegenden Akku aufladen. Eine am Befestigungshaken angebrachte LED zeigt bei Druck den momentanen Ladestatus des Akkus an. Wieviel Energie das Wander-Windrad erzeugt, verrät Engelhorn nicht.

Da er den Dyson Award – und mit ihm umgerechnet rund 35.000 € Preisgeld – dann doch nicht gewinnt, ist es auch nichts mit dem Startkapital, um aus der Idee ein Produkt zu machen. Was sehr schade ist.


Ebenfalls im Oktober 2013 meldet die Presse, daß sich nun auch der bekannte italienischer Architekt Renzo Piano mit der Windenergie beschäftigt.

Libellula

Libellula

Die von seiner Firma Renzo Piano Building Workshop (RPBW) in Partnerschaft mit der ebenfalls italienischen Enel Green Power SpA entwickelte innovative Windturbine mit dem Namen Libellula – sie wurde durch die transparenten Flügel einer Libelle inspiriert – hat nur zwei Blätter, deren durchsichtige Plexiglas-Oberflächen die innen liegende Kohlefaser-Struktur zeigen. Winde von nur 2 m/s sollen ausreichen, um den Rotor kontinuierlich in Rotation zu versetzen.

Sehr eigenständig ist auch die Windfahne, die aus einem rotierenden Kranz löffelförmiger Blätter besteht, und damit an Hubschrauber Heckrotoren erinnert.

Der Prototyp der 55 kW Windturbine mit ihrem schlanken, 20 m hohen, abgespannten Mast wird nun auf einem speziell ausgestatteten High-Tech Testfeld in Molinetto, Provinz Pisa, getestet. Innerhalb von zwei Monaten speist sie über 1.200 kWh in das lokale Netz ein. An dem endgültigen Design hatte sich das Studio Favero & Milan in Venedig, an dem Bau die Firma Metalsistem aus Rovereto, Trient, beteiligt.

Bevor mit der Massenproduktion begonnen wird, sollen die Prüfungen aber noch mehrere Monate lang fortgesetzt werden. Bislang gibt es keine Neuigkeiten darüber.


2014


Das Jahr 2014 beginnt mit einer verblüffenden Meldung, derzufolge die Forscher Smitha Rao und J.-C. Chiao von der Universitäty of Texas in Arlington eine extrem kleine Windmühle entwickelt haben, mit der in Zukunft Handys u.ä. aufgeladen könnten.

Mikro-Windmühle

Mikro-Windmühle

Die Mikro-Windmühle mißt an ihrer breitesten Stelle lediglich 1,8 mm, sodaß auf beispielsweise einer Smartphone-Hülle einige tausend Stück davon Platz hätten.

Da das winzige Gerät  aus einer Nickellegierung besteht, ist es auch ausreichend stabil, um dem täglichen Gebrauch standzuhalten und dabei auch noch gewinnbringend zu funktionieren. Bei Tests im September 2013 widersteht das Teil auch starken Winden ohne Materialbruch.

In den Entwürfen verbinden sich Origami-Konzepte mit herkömmlichen Layouts von Wafer-großen Halbleitervorrichtungen, so daß sich aus zweidimensionalen Metallteilen selbstorganisiert komplexe, bewegliche, mechanische 3D-Strukturen bilden können. Hierzu wird eine planare Multilayer-Galvaniktechnik verwendet, die von dem taiwanische Mikroelektronik-Unternehmen WinMEMS Technologies Co. optimiert wurde, das sich seit 2013 als Industriepartner an der Entwicklung beteiligt.

Da die Produktionskosten von einer Windmühle ebenso hoch sind wie die von hunderten, wenn nicht gar von tausenden, geht WinMEMS auch eine wirtschaftliche Partnerschaft mit der Universität ein, um die Innovation in eine kostengünstige Massenproduktion und Kommerzialisierung zu überführen.

Einsatzgebiete für die auf flachen Platten aufgebrachten Mikro-Windmühlen könnten aber auch die Außenwände von Gebäuden sein, wo sie Energie für Beleuchtung, drahtlose Kommunikation oder Sensoren aller Art ernten.


Nachdem in den vergangenen Jahren immer wieder von erfolglosen Croudfunding-Kampangen die Rede war, freut es mich, nun auch einmal von einem positiven Gegenbeispiel berichten zu können.

Trinity Rotor

Trinity

Bei dem im April 2014 gestarteten Kickstarter-Projekt handelt es sich um eine mobiles und zusammenklappbares Senkrechtchser-Mini-Windrad namens Trinity, die zum Laden kleinerer Elektronikgeräte gedacht ist, und zu einem Verkaufspreis von 399 $ auf den Markt kommen soll. Initiator ist die in Clarkfield, Minnesota, beheimatete Firma Skajaquoda von Einar Agustsson.

Das aus Kunststoff gefertigte und wasserdichte Objekt bildet einen 30,5 cm langen Zylinder, wenn es nicht in Gebrauch ist - andernfalls sind drei 28 cm lange Aluminium-Stützbeine ausziehbar, um die jeweils 30 cm langen Savonius-Blätter der Turbine in Betrieb setzen zu können.

Zumindest auf dem Papier soll Trinity 15 W bringen, um den integrierten 15.000 mAh Akku aufzuladen. Was anscheinend gnügend Eindruck macht, denn statt der benötigten 50.000 $, um die Produktion zu beginnen, stellen 339 Unterstützer einen Betrag von 75.319 $ zur Verfügung. Mit der Auslieferung soll Anfang 2015 begonnen werden. Geplant wird außerdem ein Modell Trinity 100, das bis auf 100 W kommen und 499 $ kosten soll.


Am Create the Future Designwettbewerb beteiligt sich im Juni 2014 auch der deutschstämmige Ingo Valentin aus Elm Grove, Wisconsin, mit dem Entwurf einer großen hydrostatischen Windkraftanlage, bei der sich in der Gondel eine Radial-Kolbenpumpe befindet, welche die Rotationsenergie in hydraulischen Druck umwandelt, der durch eine Leitung bis zu einem hydraulischen Generator am Boden geleitet wird.

Ein bislang nur als Entwurf vorliegendes hydrostatisches Windkraftwerk mit 5 MW Leistung soll nach Berechnung der Pumpenverluste einen Wirkungsgrad des gesamten Antriebes, vom Rotor bis zur Welle des Generators, von ca. 89 % erreichen. Dabei reduziert das Konzept das Gewicht auf der Turmspitze der Anlage um etwa 50 %.

Weitere Argumente sind laut Valentin die niedrigeren Kosten, die hohe Effizienz und die längere Lebensdauer. Eine praktische Umsetzung ist bislang noch nicht erfolgt.

Valentin besitzt eine ganze Reihe von Patenten, z.B. für Taumelscheiben-, Axial- und Freikolbenmotoren (z.B. DE-Nr. 3423467 von 1984).

Die im Jahr 2010 gegründete Firma Valentin Technologies LLC beteiligt sich mit einem 5-Personen-Fahrzeug, das von einem hydrostatischen Motor angetrieben wird, an dem im gleichen Jahr durchgeführten, 10 Mio. $ schweren Automotive X-Prize.

Auf der Firmenseite sind aber noch diverse andere Umsetzungsvorschläge für die Technologie zu sehen, wie als Energiespeicher für Lokomotiven, als Allrad-Antrieb für Kettenfahrzeuge oder sogar zum Betrieb eines Hochgeschwindigkeits-Hubschraubers.


Im August 2014 veröffentlichen die Blogs einen Beitrag zur diesjährigen, bereits 3. Land Art Generator Initiative Competition in Kopenhagen, der von einem Team um Hooman Tahvildar Akbary aus Teheran im Iran stammt.

Blowing Horn Grafik

Blowing Horn (Grafik)

Unter dem Titel Blowing Horn konzipieren die Designer eine liegende, 120 m lange  Windenergieanlage, die mit mehreren, nach hinten immer kleiner werdenden Rotoren ausgestattet werden soll, die alle auf einer einzigen Antriebswelle sitzen. Hierbei wollen sie auf die von Doug Selsam entwickelte Technologie zurückgreifen (s.o. 2003).

Das Design-Team geht davon aus, daß sich die Geschwindigkeit des Windes aufgrund des Venturi-Effekts zum schmaleren Ende des Horns hin steigert. Vorne soll die lichte Weite knapp 50 m betragen.

Gleichzeitig ist die große Basis, auf der das Windhorn ruht, als Kanal gestaltet, um den Wind auf dem Deck und an der Außenhülle des neuen ,goldenen Horns für die umweltfreundliche Energieproduktion, durch eine Windbelt-Array zu führen, der von Shawn Frayne Einfachst-Technik (s.o. 2004).

Das dem Namen entsprechend geformte Objekt verweist auf die Blashörner, die seit Urzeiten von Menschen verwendet werden, um über große Entfernungen miteinander zu kommunizieren.


Im Juli 2014 präsentieren vier studentische Teams aus Deutschland ihre kreativen Kleinwind-Prototypen, die während der Realisierungsphase des 2. Wettbewerbs ,renewable energy challenge (Reech) entstanden sind.

Während die 2011 von Studenten gegründete Initiative und Hochschulgruppe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) die Stromerzeugung mittels Solarthermie zum Thema des 1. Konstruktionswettbewerbs während des Semester 2012/13 machte, geht es diesmal um die Stromerzeugung durch Windkraft, wobei die unterschiedlichen Anlagen auch im Windkanal des Instituts für Strömungsmechanik (ISTM) getestet werden. An der Konzeptphase beteiligten sich sieben Teams aus ganz Deutschland, von denen vier ihre Entwürfe schließlich auch realisieren.

Die Duale Hochschule Baden-Württemberg Heidenheim (DHBW) stellt ein Gerät namens AnemoTec vor, das anstelle von Windflügeln über ein schraubenähnliches Gewinde verfügt (ein umfunktioniertes Meßgerät, das aus der Gewässerkunde stammt). Der Vorteil davon sein, daß die Windkraft nicht nur von einzelnen Flügeln übertragen wird, sondern über die gesamte frontal angeströmte Fläche. Durch eine geschickte Führung des Luftstroms erhöht sich zudem die Windgeschwindigkeit und damit das Drehmoment.

EnergyPack-Team

EnergyPack-Team

Von der Hochschule Offenburg stammt ein Offenburg-Vertikal genanntes System, das zwei halbkreisförmige Flügel besitzt, die zu einem S angeordnet sind. Drei Leitbleche verbessern die aerodynamischen Eigenschaften der Windturbine, indem sie den Flügel, der sich gerade mit seiner geschlossenen Seite gegen den Wind dreht, abschirmen, und den Wind direkt auf die offene Seite des Antriebflügels umleiten.

Vom KIT selbst beteiligen sich zwei Teams. Das eine stellt mit dem WindZip ein Kleinwindrad vor, das aus neun leicht gekrümmten Blechen besteht, die in unterschiedlichem Abstand und auf unterschiedlicher Höhe um die vertikale Achse kreisen. Um die Windkraftanlage, die zusammengepackt in einen gewöhnlichen Reisekoffer paßt, vor Überlast zu schützen und leichter abbauen zu können, ist sie mit einem Drehzahlbegrenzer und einer Feststellbremse ausgestattet.

Das zweite Team präsentiert einen Notstromgenerator am Seil, der den Namen EnergyPack trägt. Das 110 cm lange Paket ist ein längliches, dreieckiges Kunststoffgehäuse aus transparentem PVC, das unter anderem Seile und einen  2,5 W Dynamo enthält. Dabei lassen sich die drei Seitenteile der Verpackung so zusammenstecken, daß sie kreisförmige Windflügel bilden, die frei drehbar an einem gespannten Seil befestigt werden. Das Windrad erzeugt genügend Energie, um ein mitgeliefertes Notfunkgerät zu betreiben.

Der kostengünstige Prototyp, der schon für einen Preis um 50 € angeboten werden könnte, überzeugt schon bei geringen Windgeschwindigkeiten mit guter Leistung – und gewinnt den 1. Platz. Zweiter wird das AnemoTec-Team aus Heidenheim, welches mit 181 W die größte gemessene Leistung erreichen kann, während den geteilten dritten Platz das WindZip-Teams vom KIT sowie der Savonius-Rotor aus Offenburg belegen.

Die nächste renewable energy challenge 2014/2015 ist übrigens zum Thema ,UrbanEnergy, ausgeschrieben. Die Studierenden sind dazu aufgerufen, Konzepte für ein Kleinkraftwerk im städtischen Umfeld zu entwickeln und umzusetzen.


Das jüngste Design beim aktuellen Update stammt von dem Produktdesigner Arman Emami und seinem Büro EmamiDesign in Berlin.

Das flexibele System namens Windflock ist von der Modularität der LEGO-Bausteine inspiriert – und besteht aus einer Vielzahl von Mini-Windmühlen, die ähnlich zusammengesteckt und aneinander angeschlossen werden können.

Miteinander verbunden ähneln die entstehenden Strukturen denen von Kristallen oder chemischen Verbindungen.

Das Windflock-Konzept gewinnt einen Best of the Best Preis bei den Red Dot Awards 2014.

Womit nur zu sagen bleibt: Arman, dönüşüm ile başlayın!

 

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

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


Windenergie und Architektur


Bei der Integration der Windenergie-Nutzung in Gebäudekonzepten ist in den letzten Jahren eine gewisse Akzeptanz erreicht worden, so daß man inzwischen davon ausgehen kann, daß viele der Entwürfe in Zukunft auch umgesetzt werden. Einige Bauten, in deren Konstruktion Windkraftwerke einbezogen sind, gibt es schon. Ebenso gibt es eine heftige Debatte über Sinn oder Unsinn des Ganzen. Ich denke, daß der Schlußabsatz eines Artikels auf buildinggreen.com vom Mai 2009 das Ganze recht gut zusammenfaßt:

There’s a wonderful synergy in the idea of combining form and function by generating electricity with turbines that reach into the sky on the buildings they will help to power. But in most cases, at least with today’s technology, it just doesn’t make sense.


Hier geht es um jedoch die Dokumentation der tatsächlichen Entwicklung, um die verschiedenen Ideen und Konzepte, die im Laufe der Jahre veröffentlicht worden sind, sowie um bereits erfolgte Umsetzungen, die häufig einen lobenswerten Versuchscharakter haben. Denn von den Ergebnissen werden langfristig alle profitieren.


Der Architekt Richard Rogers schlägt für seinen Tomigaya Exhibition Space und Turbine Tower in Tokio bereits 1992/1993 eine integrierte Windturbine vor, auf die der Wind durch die Architektonik zwischen die Gebäudeteile gelenkt werden soll. Windkanalstudien am Imperial College London beweisen, daß diese Technik genügend Energie erzeugen könnte, um das gesamte Gebäude zu versorgen.

Die Forschungsstudie für das Gebäude untersucht außerdem die Windverhältnisse und jahreszeitliche Klimaunterschiede, die Möglichkeiten der Wärmespeicherung und/oder der Nutzung bzw. Abschirmung der Sonneneinstrahlung – sowie die Nutzung der Windenergie mittels einer vertikalen Windturbine.


Vom September 1998 bis zum August 2000 läuft ein durch die Europäische Kommission unter JOULE III finanziertes Förderprogramm, dessen Ergebnisse im Juli 2001 auf der European Wind Energy Conference & Exhibition in Kopenhagen vorgestellt werden.

Das Projekt Wind Energy for the Built Environment (WEB) beschäftigt sich mit der Entwicklung eines mit Windenergie versorgten Wolkenkratzers.

WEB Modell

WEB-Modell

Beteiligt ist u.a. 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 soll den Strombedarf des 50-stöckigen Zwillingsgebäudes etwa zur Hälfte decken.

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, in welchem der Strom auch verbraucht wird. Aufwendige Kabeltrassen werden 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 der Wind dort aufs Doppelte beschleunigt wird.

Es wird zwar ein größeres Modell gebaut, mit dem das Verhalten des Rotors getestet wird, doch zur praktischen Anwendung gelangen die Pläne nicht.


Im Jahr 2000 wird für die britische Hauptstadt von dem Büro M3 Architects ein 450 m (andere Quellen: 485 m) hoher Citygate Ecotower mit 108 Stockwerken entworfen. Das Design des Hochhauses erinnert auf den ersten Blick an das berühmte Hotel Burj al Arab im Arabischen Golf.

Das umweltfreundliche Gebäude beinhaltet die Integration großer PV-Flächen, sowie die Installation eines Windrades an der Spitze. Die Nutzung sieht eine Mischung aus Büros, Apartments und einem Hotel vor – was sich langsam als Standard herauszuarbeiten scheint.

Standort des geplanten, aber bislang noch nicht umgesetzten Turmes wäre an einen großen Verkehrsknotenpunkt in der Aldgate High Street, und mit seinen 108 Stockwerken wäre es das höchste Gebäude in Europa.

Green Building

Green Building


Die ersten tatsächlichen Umsetzungen, wie beispielsweise im Rahmen von Terry Farrells Green Building in Manchester, dienen auch mehr der Symbolik.

Eine derartige Anlage ist einfach zu klein, als daß sie einen signifikanten Beitrag zum Energiebedarf des Gebäudes leisten könnte. Da sind die ebenfalls auf dem Dach installierte thermische Solarkollektoren schon wesentlich effektiver. Außerdem kann man hier kaum von einer Gebäudeintegration reden. Trotzdem sollte das Haus im McIntosh Village, Manchester, nicht unterschlagen werden.

Das Wohngebäude in Form eines zehngeschossigen Zylinders wird zwischen 2003 und 2005 auf einem ehemaligen Industriegelände errichtet - als ‚Wohnturm mit Signalwirkung’.

Die Baukosten betragen 5,5 Mio. £ (andere Quellen: 6,5 Mio. £). Neben 32 Wohnungen gibt es eine Kindertagesstätte für 120 Kinder sowie eine große Arztpraxis.

Schon 2003 erhält der Bauherr Taylor Woodrow Developments den Creative Land Development Award, und 2006 werden mit dem Civic Trust Award das vorbildliche ökologische Design, die gute Einpassung in die Umgebung und die Nutzerfreundlichkeit des Gebäudes prämiert.


Die Grundsteinlegung des weltweit ersten Gebäudes, bei dem das Konzept der gebäudeintegrierten Windenergie in großem Maßstab tatsächlich umgesetzt wird, erfolgt im August 2004 in Manama.

Bahrain WTC Detail

Bahrain WTC Detail

Es handelt um das 240 m hohe Bahrain World Trade Center (WTC) von WS Atkins PLC, das ich bereits in der betreffenden Länderübersicht vorgestellt habe.

Die Installation der drei 225 kW Rotoren von jeweils 29 m Durchmesser des dänischen Unternehmens Norwin AS, die an Brückenkonstruktionen zwischen den beiden Türmen angebracht sind, erfolgt im März 2007 - zunächst zu Versuchszwecken, während die endgültige Integration dann im März 2008 erfolgt. Auch die Eröffnung des WTC wird im Jahr 2008 gefeiert.

Seit August 2008 liefert die unterste Turbine Strom, die mittlere ab September, und die oberste beginnt im Oktober mit ihrer Stromproduktion in 133 m Höhe. Jede von ihnen wiegt 11 Tonnen, von denen 6,5 Tonnen auf den Generator entfallen.

Die gewonnene Energie von insgesamt 1,1 - 1,3 GWh pro Jahr soll zwischen 11 % und 15 % des Strombedarfs des gesamten Gebäudes decken. Die Zusatzkosten durch die Integration der Windturbinen betragen dabei weniger als 3,5 % der Gesamtkosten des Bauprojektes in Höhe von 150 Mio. $.

Prof. Bert Blocken von Eindhoven University of Technology (TU/e) berichtet im April 2014 von Computersimulationen und Windkanalversuchen an einem Modell des Bahrain WTC, das eine falsche Auslegung der trichterförmigen Ausbildung der Türme belegt. Seiner Meinung nach basieren Ideen über Windströmungen oft auf Intuition, was zu suboptimalen Designs führt.

Blocken berechnet, daß die Türme 14 % mehr Windenergie produzieren würden, wären sie umgekehrt angeordnet.

Weiter hinten angesetzte Windkraftanlagen könnten sogar eine um 31 % höhere Energieausbeute pro Jahr ergeben, was aufgrund von konstruktiven und finanziellen Gründen allerdings keine realistische Option darstellt.

Freedom Tower Konzept

Freedom Tower
(Modell)


Nicht umgesetzt wird ein 2004 eingereichter architektonischer Vorschlag zum Bau des umstrittenen Freedom Towers in New York, der an der Stelle der im September 2001 zusammengestürzten WTC-Türme errichtet werden soll.

Auf die Spitze des Gebäudes wollte das Architekturbüro Skidmore, Owings & Merrill eine 150 m hohe offene Käfigkonstruktion setzen, in deren Innern sich (dann in rund 400 m Höhe) 30 Windrotoren drehen. Dabei sollten sich darunter befindliche Bauelemente den Wind so nach oben leiten, daß damit 20 % – 25 % des Gebäude-Energiebedarfs hätten gedeckt werden können.

Für die Mitarbeiter des beratenden Ingenieurbüros Battle McCarthy sei die Ablehnung des Konzeptes die größte Enttäuschung ihres Lebens gewesen, wird berichtet.


Eigentlich sollte das neue New York Sports and Convention Centre (NYSCC) am Hudson River schon 2005 fertig sein – als neue Heimat der New York Jets. Der Entwurf von Kohn Pedersen Fox Associates sieht vor, neben der Solar- auch die Windenergie zu nutzen, wobei an zwei Reihen von Senkrechtachsern (vermutlich Savonius-Rotoren) gedacht ist.

Außerdem sollte das 18.580 m3 große Stadion mit seinen 75.000 Sitzen blendfrei mit Tageslicht versorgt und natürlich belüftet werden.

Das Projekt wird jedoch abgesagt, da es nicht gelingt, die Zustimmung der staatlichen Kontrollgremien dafür zu erhalten. Nähere Details darüber gibt es nicht.

Skyhouse Grafik

Skyhouse (Grafik)

Zu den neueren Plänen gehört der Skyhouse Wohnturm von Marks Barfield Architects, die auch das zur Zeit 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.

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

Von Marks Barfield stammt übrigens auch der innovative Entwurf eines ,Darrieus-Baumes’ - einer Y-förmigen Struktur, in der sich auf mehreren Ebenen diverse kleine Rotoren drehen. Eine Technologie mit ganz eigener Ästhetik, die bislang leider noch nicht umgesetzt wurde.


Inzwischen haben die Architekten ein neues englisches Wort erfunden, um das Objekt ihres Interesses zu bezeichnen: urbane Windturbinen heißen demzufolge künftig Urbines. Durchgesetzt hat sich der Begriff bislang allerdings nicht.


Die Ingenieure von Hamiltons Architects integrieren ‚Urbinen’ in die Pläne für ihr Castle house (auch unter dem Namen Castlewind Tower sowie Strata SE1 Elephant & Castle bekannt), einem 143 m hohen und 42-stöckigen Hochhaus mit 408 Apartments in Southwark, London.

Im Gegensatz zum WTC in Bahrain (s.o.) sind die Windkraftwerke hier direkt in die Fassade des Bauwerks eingelassen. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit auf der Installationshöhe wird mit 64 km/h angegeben.

Die drei jeweils 9 m durchmessende 19 kW Windturbinen der dänischen Firma Norwin AS, die im oberen Gebäudeteil installiert werden, sollen die den gesamten Beleuchtungsbedarf des Gebäudes decken, was ca. 8 % des Gesamtenergiebedarfs entspricht.

Sie sind mit fünf Rotorblättern ausgestattet, anstatt wie sonst üblich drei, um die Lärmemissionen zu reduzieren. Als Jahresertrag werden 50 MWh erwartet.

Die Detailplanung wird im März 2006 festgeschrieben, Baubeginn ist im dritten Quartal 2007, und die Gesamtkosten werden mit 113,5 Mio. £ angegeben. Zwischenzeitlich hat sich der Name Strata SE1 durchgesetzt.

Strata SE1 im Bau

Strata SE1 im Bau

Im März 2010 werden die Windrotoren installiert, und im Mai soll der exponierte Wolkenkratzer fertig sein. Er hat sogar schon einen Spitznamen: The Razor (der Rasierer).

Im August 2010 wird der Strata SE1 mit dem Carbuncle Cup ausgezeichnet – für das häßlichste Gebäude in Großbritannien, dessen Bau in den letzten 12 Monaten abgeschlossen wurde. Als Trost kann das Bauwerk im Laufe der Jahre 2010 und 2011 aber auch sieben anerkannte Preise einheimsen, wie z.B. den City of London Sustainable City Award 2011.

Prof. Bert Blocken zufolge, der im April 2014 bereits die falsche Bauweise des Bahrain WTC beanstandet hat (s.o.), wurden auch in der Gestaltung des Strata SE1 in London Fehler gemacht. Die Turbinen drehen sich kaum, und wenn sie es tun, dann es ist wegen ihres Lärms fast unmöglich, in den darunter liegenden Büros zu arbeiten.

Um Projekte wie dieses in Zukunft besser zu bauen, führt Blocken nun eine Arbeitsgruppe in einem großen europäischen Konsortiums, deren Ziel es ist, wirksame Forschung zur Erstellung von Leitlinien zur die Erzeugung von Windenergie im urbanen Umfeld durchzuführen.


Schon erwähnt hatte ich die ab 2005 entwickelten Windtürme von Prof. Majid Rashidi an der Cleveland State University (s. Neue Designs und Rotorformen).

Seine Smart Energy Spires werden 2007 beispielsweise in die Entwürfe des Agri-Tower integriert, der die neue Bewegung der ‚vertikalen Landwirtschaft’ repräsentiert, die zunehmend Interesse weckt. Das grundlegende Konzept dafür wurde erstmals 1999 von Dickson Despommier, einem Professor der Umweltwissenschaften der Columbia University in New York City, entwickelt.

Einige Stichworte für weitere enstprechende Recherchen: Die SKYFarm von Gordon Graff, The Living Tower von Pierre Sartoux, Konzepte von Waimond Ip, oder eben die Agri-Tower Vertical Farms von Chris Jacobs (in der Presse erstmals im Mai 2009 erschienen), der auf die Dächer der Etagen-Farmen PV-Solarheliostaten und/oder unterschiedliche Windkraftsysteme setzt.

Für das Buch der Synergie ist ein eigenes Kapitel darüber geplant, einen konkreten Zeitpunkt dafür kann ich allerdings noch nicht nennen.

Erstmals realisiert werden soll das Konzept im Rahmen eines 200 Mio. $ teuren 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 könnte 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 Mitte 2010.

Bislang scheint eine Umsetzung aber nicht erfolgt zu sein.

Pearl River Tower Grafik

Pearl River Tower
(Grafik)


Das Architekturbüro Skidmore, Owings & Merrill (SOM) präsentiert im August 2006 den Entwurf eines 309,6 m hohen Hochhauses mit 71 Stockwerken, das mit einer Vielzahl energiesparender und umweltschützender Technologien ausgestattet ist.

Dazu gehören wie hinterlüftete Fassaden, bei denen die Warmluft zwischen den Glasscheiben nach oben steigt und zu einer technischen Etage abgeführt wird, während diese Luftströmung für eine Abkühlung der Scheiben und somit für eine angenehme Raumtemperatur sorgt. Es gibt wasserlose Urinale, Tageslichtsysteme und eine Kondensatrückspeisung. Außerdem sind Windkraft- und Photovoltaikanlagen vorgesehen, ebenso wie eine Nutzung der Erdwärme.

Durch die optimale Ausrichtung des Wolkenkratzers zur Sonne soll deren Energie bestmöglich ausgenutzt werden. Photovoltaische Elemente der neuesten Generation an der Ost- und Südfassade erzeugen sauberen Strom und leisten gleichzeitig einen Beitrag zur Klimatisierung des Gebäudes.

Der knapp 310 m hohe Pearl River Tower wird in Guangzhou, China, gebaut. Er soll mit einer Fassade ausgestattet werden, die den Wind, der durch die Öffnungen des Gebäudes im ersten und zweiten Drittels seiner Höhe strömt, aufgrund des Venturi-Effekts um 150 – 250 % beschleunigt. Bei einem getesteten Labormodell konnte dadurch sogar eine 15 mal so hohe Stromerzeugung wie bei einer freistehenden Turbine erreicht werden.

Die Form des Gebäudes soll dabei gewährleisten, daß die Windenergieanlagen auch bei relativ geringen Winden aus unterschiedlichen Richtungen ausreichend Strom erzeugen. Die Darrieus-Helix-Turbinen, die Windgeschwindigkeiten bis zu 225 km/h aushalten können, werden voraussichtlich bis zu 4 % des Strombedarfs des Gebäudes decken können. Die erwirtschaftete Energie soll für die Beheizung, Ventilation, Klimatisierung und Entfeuchtung genutzt werden.

Pearl Pearl River Tower im Bau

Pearl River Tower
im Bau

Als Turbinen werden die von Risto Joutsiniemi aus Finnland erfundenen und perfektionierten vertikalen Windside-Windräder eingesetzt, die u.a. den Vorteil eines absolut geräuschlosen Betriebs haben.

Das Gebäude, das eigentlich schon im Herbst 2009 bezugsfertig sein sollte, integriert neben den Windkraftanlagen auch ein modernes Solarthermie-System. Regenwasser, das von dem Gebäude gesammelt wird, soll nach Filterung mittels dieser Anlagen erhitzt und dann zur Warmwasserversorgung genutzt werden.

Tatsächlich wird der Bau erst Ende 2011 abgeschlossen. Das Bürogebäude ist eines der Energie-effizientesten Hochhäuser der Welt, und der erste wirklich ökologische Wolkenkratzer Chinas. Er wird teilweise durch die China National Tobacco Corporation genutzt.

Das in Chicago beheimatete Architektur-Beratungsbüro SOM war übrigens auch für das derzeit welthöchste Gebäude verantwortlich, den Burj Dubai bzw. Burj Khalifa.


Auch über die Windkraftanlage Aeroturbine der Firma Aerotecture International Inc. habe ich schon ausführlich berichtet (s.u. Neue Designs 2003).

Es handelt sich um einen fortschritlichen gedrillten Savonius-Rotor von 1,5 x 3 m Größe, der sowohl vertikal als auch horizontal errichtet werden kann.

Nachdem ab Oktober 2003 in erster Linie senkrecht ausgerichtete Anlagen auf verschiedenen Dächern installiert worden sind, was man eigentlich nicht als Gebäudeintegration bezeichnen kann, erhält das von Murphy/Jahn Architects entworfene Mercy Lakefront SRO Gebäude in Chicago, Illinois, im August 2006 eine horizontal ausgerichtete Reihe aus acht 520H Aeroturbinen mit jeweils 1,5 kW, die leicht zurückgesetzt nahe der Dachkante der Vorderseite installiert werden.

Die Geometrie und Ausrichtung des Gebäudes wurde speziell entwickelt, um die Geschwindigkeit des Windes zu erhöhen, wenn sie über die speziell abgerundete Kante des Daches strömt. Die Stromerzeugung der ersten batterielosen Installation des Unternehmens beginnt Anfang 2007, doch schon bald zeigt sich, daß die Anlagen nur sehr sporadisch laufen.


Auch in der Außenhaut eines im Jahr 2006 von Julien de Smedt Architects, mit Büros in Kopenhagen, Brüssel und Shanghai, gestalteten Hochhauses, das als eine selbstversorgende Turm-Stadt konzipiert ist, sollen Windkraftanlagen eingebettet werden.

Der 1.111 m hohe Turm namens Shenzhen Logistic City (SLC) ist für die gleichnamige Stadt in China entwickelt worden, eine Umsetzung erfolgte bislang nicht.

Wind Shaped Pavilion Grafik

Wind Shaped Pavilion
(Grafik)


Im Oktober 2006 präsentiert der Architekt Michael Jantzen unter dem Titel Wind Shaped Pavilion das relativ grobe Konzept einer Architektur, die in eine erneuerbare Energiequelle verwandelt wird.

Sein kinetisches Wind-Haus ist eine große Gewebestruktur, die sich in Segmenten um einen zentralen Stützrahmen dreht, und dabei genügend Strom erzeugen soll, um den Pavillon die ganze Nacht über mit Licht zu versorgen.

Der Architekt wird uns weiter unten noch in aller Ausführlichkeit begegnen.


Im November 2006 erhält die Firma OPPENheim Architecture + Design die Zustimmung für ein 115 m hohes Gebäude mit 25 Stockwerken in Miami. Der 40 Mio. $ Bau namens COR Tower soll im Juli 2007 begonnen und im Jahr 2009 abgeschlossen werden. Er beinhaltet 113 Eigentumswohnungen, Büroetagen und Verkaufsflächen.

The Visionaire Grafik

The Visionaire
(Grafik)

An der Spitze der Exoskelett-Struktur sind effiziente Windkraftanlagen vorgesehen, die sich optimal in die Lochfassade integrieren lassen, außerdem sollen thermische und photovoltaische Solaranlagen integriert werden.

Bislang ist das Projekt aber nicht verwirklicht worden.


Einen Anteil von 35 % seines Energiebedarfs durch Wind- und Sonnenenergie decken soll auch das Hochhaus The Visionaire der Immobilienfirma Albanese Organization (AO), das ebenfalls im November 2006 bekannt wird.

Das 35-stöckige Hochhaus von Pelli Clarke Pelli Architects aus Milan ist für die Battery Park City in Lower Manhattan in New York konzipiert.

Das 310 Mio. $ Gebäude verfügt u.a. über gebäudeintegrierte Photovoltaik-Paneele mit 48 kW Leistung, ein Abwasser-Recycling-System und eine Gründach mit reicher Vegetation. Das Bauende erfolgt im Jahr 2008.

Finanzierungspartner ist übrigens die Helaba (Landesbank Hessen-Thuringen Girozentrale).

Informationen über die Art der geplanten Windkraftwerke oder eine Bestätigung ihres tatsächlichen Einsatzes habe ich bislang noch nicht gefunden. Die einzige Information betrifft die Installation einer 50 kW Mikro-Turbine.

Im Jahr 2009 gewinnt das Gebäude eine Ehrenauszeichnung des American Institute of Architects New York Chapter (AIANY).

Aquarius Tower Detail

Aquarius Tower
Detail (Grafik)


Ein weiteres interessantes Urbinen-Projekt aus dem Jahr 2006 bildet der 152 m hohe und 38-stöckige Aquarius Tower in Atlanta, in den neben einem PV-Solardach auch 60 kleine Windturbinen integriert werden sollen, die sich in einer Art fünfgeschossigem Windtunnel befinden.

Das Gebäude, dessen Baubeginn wird für den Sommer 2007 anvisiert ist, soll damit rund 50 % seines Energiebedarfs erwirtschaften. Das Bauende ist für 2010 geplant.

Konzipiert wird das 70 Mio. $ Hochhaus von Antonio Escandari und dem Architekturbüro PFVS, weitere technische Details sind mir noch nicht bekannt. Geplant sind jedenfalls ein-, zwei- und drei-Zimmer-Einheiten mit Größen von 850 – 2.100 m2, die 300.000 – 900.000 $ kosten werden, während die Penthouses zwischen 1 Mio. $ und 2,5 Mto $ in den Handel kommen sollen.

Bei einer Update-Recherche Anfang 2010 gibt es noch keine Hinweise auf eine tatsächliche Umsetzung des Baukonzepts.

Eine erneute Recherche beim Update Ende 2014 belegt, daß das Projekt zwischenzeitlich endgültig abgesagt worden ist. Die sehenswerte Homepage des Projekts ist allerdings noch immer Online.


Zur leichteren Übersicht erfolgt im Weiteren eine Unterteilung nach Jahren.


2007

Hypergreen Grafik

Hypergreen (Grafik)


Der Architekt Jacques Ferrier aus Paris beteiligt sich 2007 mit seinem 246 m hohen Wolkenkratzer namens Hypergreen an einem Wettbewerb. Das Gebäude soll zu seiner Energieversorgung neben Geothermie und Sonne auch integrierte Windkraftanlagen nutzen.

Das im Jahr 2005 begonnene Forschungsprojekt Hypergreen wird von der Agentur Jacques Ferrier Architecte in Zusammenarbeit mit der Lafarge-Gruppe durchgeführt.

Es ist das Konzept eines Turmes zur Mischnutzung, der in den großen Mega-Städten wie Shanghai, Hongkong, Tokio oder Sao Paulo etabliert werden soll.

Auch dieses Projekt hat noch keine Schritte zu seiner praktischen Umsetzung gemacht.


Bill Dunster und seine ZEDfactory Ltd. gestalten den SkyZED Flower Tower, der in Wandsworth Roundabout, Westlondon, errichtet werden soll.

Hier sind neben zwei großen Turbinen auf den Dächern auch diverse kleinere zwischen den vier Blütenblätter-artigen Gebäudeteilen geplant. Außerdem soll sich im freien Innenraum zwischen den 35-stöckigen Gebäudeteilen ein 5 Stockwerke hoher Senkrechtachser drehen.

2007 werden die Baukosten auf 60 Mio. Pfund beziffert, von einer Verwirklichung des Projekts ist bislang nichts bekannt.

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

Anti-Smog Konzept Grafik

Anti-Smog (Grafik)


Vom Design her wesentlich durchdachter und organischer, präsentiert sich das Baukonzept Anti-Smog, als Prototyp einer post-industriellen Gegend von Paris, in der eine neue Architektur erfunden wird, die selbstversorgend und umweltreinigend ist.

Bei dem 2007 erstmals öffentlich präsentierten Konzept von Vincent Callebaut Architectures handelt es sich um ein Ensemble aus zylindrischem Hochhaus und einer vorgelagerten Inselstruktur, die eine Seine-Brücke überspannt.

Die Fassaden sowie die Dachstruktur bestehen aus parzellenweise abwechselnd angeordneten Grünräumen und Feldern mit 2-Blatt-Rotoren.

Besonders interessant finde ich die den Hauptturm umlaufende Spiralstruktur, um die wiederum die luftverbessernde und energieerzeugende Außenhaut gelegt wird.

ECO-MIC Detail Grafik

ECO-MIC Detail
(Grafik)

Auf dem Dach des Hochhauses sollen außerdem Solarzellen installiert werden, wodurch das Ganze eine positive Energiebilanz erreichen und außerdem auch noch die umgebende Luft reinigen soll. Dies geschieht durch den photokatalytischen Effekt einer mit Titanium-Dioxid angereicherten Oberfläche des Bauwerks.

Das Projekt ist auf der Homepage von Vincent Callebaut detailliert beschrieben, alleine die exzellente grafische Aufarbeitung lohnt einen Besuch.

Im selben Jahr stellt der engagierte und sehr aktive Architekt auch das Konzept eines Öko-Turms namens ECO-MIC (Ecological and Metropolitan Infographic Center) vor, welchen er für Mexico City entwirft.

Neben der Solarthermie-Nutzung sollen an den Fassaden in großer Zahl angebrachte Dreiblattrotoren Windstrom erzeugen.

In beiden Fällen ist es bislang leider bei schön ausgearbeiteten Entwürfen geblieben.


Eine völlige neue Hochhauskonzeption bildet die 2007 vorgestellte sogenannte Dynamic Architecture, die erstmals in Dubai umgesetzt werden soll. Dabei handelt es sich um ein Gebäude, das durch ständige Bewegung seine Form verändert – und außerdem noch in der Lage ist, sowohl für sich selbst als auch für andere umliegende Gebäude elektrische Energie zu erzeugen.

Der 330 Mio. $ (andere Quellen: 700 Mio. $) teure Entwurf des italienisch-israelischen Architekten David Fisher und seiner Firma Infinity Design Co. sieht eine Kombination aus Hotel, Wohn- und Büro-Turm mit einer Gesamtbaufläche von 146.000 m2 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.

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

Zwischen den einzelnen Etagen aus vorgefertigten Elementen befinden sich, fast versteckt, jeweils zwei horizontal um die Gebäudeachse rotierende Windenergieturbinen, von denen jede 300 kW erzeugt.

Die in der Rotating Towers technology factory in Italien entwickelten Turbinen sollen dank ihrer besonderen Form aus Kohlefasern völlig lautlos sein. Gemeinsam mit einer Solaranlage auf dem Dach kann damit Strom im Wert von jährlich rund 7 Mio. $ erwirtschaftet werden.

Dynamic Building Detail

Dynamic Building
(Detail)

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

Von einem tatsächlichen Baubeginn ist allerdings nichts bekannt (wie überall wird auch hier die weltweite Finanzkrise als Grund angeführt), doch das Konzept gewinnt im November 2008 immerhin den World Architect of the Year Preis in den USA, und im Dezember den Confapi Innovationspreis in Bari, Italien. Auch das Magazin Time führt den Dynamic Tower in der Ausgabe vom 10. November 2008 in seiner Liste ,Best Innovations of the Year’ auf.

In den technischen Angaben auf der Hompage von David Fisher wird Anfang 2010 sogar von einem 80-geschössigen Bau mit 420 m Höhe gesprochen. Die Apartmentgrößen rangieren von 124 m2 (3,7 Mio. $) bis zu 1.200 m2 (36 Mio. $) - samt Garage innerhalb des Apartments: „In diesen Wolkenkratzern können Sie ihren Ferrari am Eingang Ihres Luxusappartements parken und mit speziellen Fahrzeugaufzügen hinauf fahren. Die Tür des Aufzugs öffnet sich über ein sprachgesteuertes Sicherheitssystem, und Ihr Wagen wird auf Ihrem persönlichen Appartementparkplatz geparkt.“ Ich hoffe, daß dies auch mit Elektrofahrzeugen funktioniert (sic!).

Die ersten 20 Etagen sind als Büros konzipiert, bis Etage 35 soll es ein Hotel geben, und bis zur 70. Etage Luxusappartements. Die darüber befindlichen 10 Etagen werden als ‚luxuriöse Villen’ bezeichnet. Sie verfügen über Schwimmbecken im Innenbereich, sowie offene Gärten. Die Rotating Tower Technologie Company, geleitet von der Dynamic Architecture Group, eröffnet im Oktober 2008 die Reservierungsliste für den ersten Dynamic Tower in Dubai.


Ein weiteres, teilbewegliches Gebäude soll übrigens im Herzen der russischen Hauptstadt Moskau gebaut werden. Der Turm, dessen Baubeginn für den Sommer 2008 angesetzt wird, soll über 70 Stockwerke verfügen und eine Höhe von 400 m erreichen.

Entwickler ist die internationale MIRAX GROUP Co. mit Sitz in Moskau, welche die Gesamtsumme der Investitionen für den Bau mit über 400 Mio. $ beziffert. Die Gesamtfläche wird fast 110.000 m2 umfassen, mit Büros und Geschäften in den unteren, nicht-beweglichen Stockwerken, während die oberen, beweglichen Stockwerke als Appartements und Penthouses gedacht sind. Über den Einsatz erneuerbarer Energien wird dagegen nichts gesagt. Der Bauabschluß ist für die erste Hälfte des Jahres 2011 geplant.

Bislang gibt es jedoch noch keine Bestätigungen für den Baubeginn beider Gebäude, und nach dem enstprechenden Hype, der bis Ende 2008 geht, wird es um die Projekte auch sehr schnell wieder ruhig.


Da der Arabische Golf die aktuelle Spielwiese für architektonische Innovationen bildet, verwundert es nicht, daß das Dortmunder Büro Gerber Architekten International GmbH ab dem Jahr 2006 an dem Konzept einer Transformation altarabischer Baukunst arbeitet – in Gestalt des Burj Al-Taqa - Energy Tower. Das erste Null-Primärenergie Hochhaus für den Mittleren Osten basiert auf den Klimatisierungstechniken der historischen Windtürme Arabiens, und wird 2007 in Bahrain, Riad und Dubai vorgestellt.

Burj al Taqa (Grafik)

Burj al Taqa
(Grafik)

Die traditionellen Windtürme fangen den Wind über dem Gebäude ein und leiten ihn kühlend durch das Gebäudeinnere. Die Jahrhunderte alte Technik ermöglicht eine ökologische Form der Gebäudekühlung, da hierfür allein die Energie des Windes genutzt wird. In ihrer modernen Form wird die heiße Außenluft über Kanäle am Meeresgrund oder im Erdreich vorgekühlt. Eine Doppelfassade, die den Energy Tower vollständig umhüllt, dient dabei als Abluftfassade.

Der Burj Al-Taqa mit einer Gesamthöhe von 322 m und 68 Stockwerken ist nicht nur äußerst sparsam im Energieverbrauch, sondern erzeugt die Energie, die er benötigt, zu 100 % selbst - und ausschließlich aus den erneuerbaren Energiequellen Sonne, Wind und Meer. Zur Speicherung überschüssig produzierter Energie sollen Wasserstoff- und Heißwassertanks genutzt werden.

Auf der Spitze des Gebäudes erzeugt eine 61 m hohe Weiterentwicklung der Darrieus-Turbine mit flammenähnlicher Form Strom aus Windkraft – wodurch das Gebäude ein wenig an eine Kerze erinnert. Schutz vor Aufheizung des Gebäudeinneren bietet ein 4.000 m2 großer sogenannter Solar-Schild - eine mit der Sonne um das Gebäude rotierende und mit Photovoltaikzellen beschichtete Schale, die zugleich Sonnenstrom erzeugt. Weitere 8.000 m2 Solarzellen befinden sich auf den Dächern der zwei- bis dreigeschossigen Verkaufsbereiche am Fuß des Gebäudes.

Auf einem Gewässer neben dem Energy-Tower schwimmt außerdem eine ‚Solarinsel’ mit gekrümmten Spiegeln, die Wasser in einem Rohr erhitzen. Die dadurch entstehende Energie wird für die Kühlung des Turmes benutzt. Der Prinz von Bahrain soll bereits Kaufinteresse angemeldet haben, möglicherweise wird dadurch die Almoayed Holdings in Manama zum ersten Bauherrn dieser neuartigen Hochhausform.

Dem Stand von 2012 nach ist das Projekt noch immer in der Schwebe - zumindest ist noch keine offizielle Absage erfolgt.


2008

Konzept von The Tower (Grafik)

The Tower
(Grafik)


Im Februar 2008 wird der Ökoturm der britischen Firma Popularchitecture erstmals öffentlich vorgestellt. Mit seiner Höhe von rund einer Meile (bzw. 1,6 km) würde der Turm die Skyline Londons dominieren und gleichzeitig das höchste Gebäude der Welt sein.

In den 500 Stockwerken des Eco Tower sind neben Geschäften und Kneipen auch Schulen und Krankenhäuser vorgesehen, die Gesamtpopulation des Gebäudes wird mit 100.000 Personen angegeben.

Alle 20 Stockwerke ist eine große Öffnung vorgesehen, hinter denen sich öffentliche Räume mit botanischen Gärten, Eisbahnen und Schwimmbädern befinden, während sich hinter kleineren Öffnungen Windkraftanlagen verbergen, die einen Großteil der benötigten Energie erzeugen sollen.

Genauere technische Details werden nicht bekanntgegeben, es ist auch fraglich, ob der zumeist nur The Tower genannte Wolkenkratzer bei der gegenwärtigen Wirtschaftslage überhaupt finanziert werden kann. Falls ja, dann soll er in Tower Hamlets in East London errichtet werden.


Im März 2008 präsentieren die Architekten Adrian Smith und Gordon Gill ihren Clean Technology Tower.

Clean Energy Tower (Grafik)

Clean Energy Tower
(Grafik)

Der Turm ist nach den Prinzipien der Biomimikry gestaltet, also der technologischen Imitation biologischer Strukturen und Prozesse.

Geplant wird das Hochhaus für Chicago, es soll neben Büroflächen ein großes Hotel, einen Wellnessbereich und auf Straßenebene Einzelhandelsflächen umfassen.

In den Ecken des Bauwerks sind Darrieus-Rotoren integriert, deren Zahl mit zunehmender Höhe ebenfalls zunehmen soll.

Um ihren effektiven Betrieb zu gewährleisten sollen sie in aerodynamisch optimierten Nischen untergebracht werden, bei denen der Venuri-Effekt wirksam wird.

An der Spitze des Turmes soll außerdem ein ganzes Feld aus gewundenen Darrieus-Rotoren installiert werden, wobei deren Effizienz durch eine strömungsverstärkende Dachstruktur deutlich gesteigert werden soll, die gleichzeitig dazu dient, das Innere des Turms zu belüften.

Das Dach selbst ist gleichzeitig eine einzige PV-Anlage aus transparenten Solarzellen.


Im selben Monat wird bekannt, daß die Entwicklungsfirma Trammell Crow Co. in der Stadt Huston umgehend mit dem Bau eines 29-stöckigen und 149 m hohen Büroturms beginnen wird, der bereits im vergangenen Jahr angekündigt worden war.

Den Schätzungen zufolge könnten die Kosten des Projekts einen Umfang von mehr als 300 Mio. $ erreichen.

Für uns interessant ist, daß an der Spitze der neuen, 30-stöckigen Bürohochhauses Discovery Tower auch 10 Windkraftanlagen installiert werden – auch wenn klar ist, daß es sich dabei primaär um ein  Design-Statement handelt, das der Vermarktung des Gebäudes dient.

Leere Rotorzeile des Discovery Tower

Leere Rotorzeile
des Discovery Tower

Das von dem internationalen Architekturbüro Gensler entworfene 300 Mio. $ Gebäude wird von der Firma Gilbane Building Co. gebaut, und im Juni 2010 eröffnet. Es ist unter anderem mit wassersparenden Installationen und effizienten Heiz- und Kühlsystemen ausgestattet.

Bereits im Januar 2009 hatte die Hess Corp. den gesamten Turm grmietet – worauf er den neuen Namen Hess Tower bekommt.

In dem Bericht eine Kritikers vom Dezember 2012, aus dem auch die hier gezeigte Abbildung stammt, ist jedoch zu lesen, daß in der Zwischenzeit ein Stück einer der Turbinen auf die Straße fiel, und dabei möglicherweise ein Fahrzeug beschädigt hat.

Als Reaktion darauf waren die pro Stück rund 30.000 $ teuren V3.5 Turbinen bereits im Dezember 2010 wieder entfernt worden, wie man auf dem Foto sieht – und dies, obwohl der ganze Spaß schätzungsweise ca. 1 Mio. $ gekostet hat. Pläne, die bisherigen Turbinen durch andere zu ersetzen,  gibt es offenbar keine.


Ein völlig neues System der Integration von Windenergie-nutzenden Techniken in die Gebäudestruktur, bildet die ‚grüne Umhüllung’ namens Nano Vent-Skin (NVS) des Designers Augustin Otegui und seiner Firma NOS Design aus Mexico-City, die im Mai 2008 bekannt wird.

Dabei handelt es sich um ein Netzwerk aus Bio-Mikroturbinen (10,8 x 25 mm), die aufgrund ihrer organischen Struktur Energie aus Wind und Sonne umwandeln können.

Nano Vent Skin Konzept (Grafik)

Nano Vent Skin
Konzept (Grafik)

Die bislang nur konzipierten NVS-Elemente sind biotechnologische Organismen aus einer Nano-Fertigung, bei denen verschiedene Arten von Mikroorganismen zusammenarbeiten, um natürliche Energie aus der Umwelt zu absorbieren und zu transformieren. Einen weiteren Vorteil der Verwendung von lebenden Organismen bildet deren Aufnahme von CO2 aus der Luft.

Die Außenhaut der Struktur absorbiert das Sonnenlicht durch eine organische Photovoltaik-Haut, und überträgt die Energie auf Nano-Fasern im Inneren der Verdrahtung, von wo aus sie zu Speichereinheiten am Ende jeden Einzelelements geleitet wird.

Die Mikro-Turbinen produzieren den Strom durch chemische Reaktionen an ihren beiden Enden, welche mit der Rahmenstruktur verbunden sind. Verantwortlich dafür sind polarisierte Organismen, die den Prozeß bei jeder Umdrehung neu in Gang setzen.

Die innere Haut der Mikro-Turbinen arbeitet wiederum wie ein Filter, und absorbiert CO2 aus der Umwelt, wenn der Wind hindurch bläst.

Die Vernetzung des gesamten Systems sorgt dafür, daß beim Bruch oder Defekt einer Mikro-Turbine sofort ein Signal durch die Nano-Drähte an das Zentralsystem gesendet wird, woraufhin automatisch Baumaterial durch das zentrale Rohr geschickt wird, um den Störungsbereich durch einen selbstmontierenden Prozeß zu regenerieren.

Die interessante Technologie soll Otegui zufolge aber auch noch viele andere Einsatzbereiche haben, so zum Beispiel in Autobahn-Tunnels oder Trennbarrieren von Straßen, um deren Beleuchtung zu versorgen, aber auch in Eisenbahntunnels, in denen der von der Geschwindigkeit der Züge erzeugte Wind genutzt wird, um Elektrizität für die Lichter der nächsten Station zu liefern.

Trotz der vielen Presse, die das NVS-System bekommt, ist bislang leider nichts davon zu sehen, daß dieser hochspannende Ansatz weiter verfolgt wird.


Im Juni 2008 wird aus Chicago gemeldet, daß neben dem beachtlichen Gründach-Programm der Stadt, und einem Projekt für grüne Straßen, nun noch eine weitere nachhaltige Initiative in Form einer Eco-Bridge gebaut werden soll.

Die vorgeschlagene Öko-Brücke wird dem Monroe Hafen als Wellenbrecher dienen, den Standort für eine Kette von Windturbinen bilden, und als Erholungsraum für Bewohner und Besucher genutzt werden können.

Ein derartiger Brückenbogen war schon in den frühen 1900er Jahren konzipiert worden, und zwar als Teil des 1909 vorgelegten Burnham-Plans für Chicago.

Die neue Brücke wird nun von der lokalen Firma Adrian Smith + Gordon Gill Architecture entworfen. Sie soll 3,2 km lang werden und die entgegengesetzten Enden der Innenstadt mit dem Grant Park verbinden.

Chicago hofft, mit der Brücke seine Chancen bei der Bewerbung um die Olympischen Spiele 2016 zu verbessern, und daß der ebenfalls vorgesehene Aussichtsturm dann dazu verwendet wird, die olympische Flamme zu beherbergen. Die Brücke wird dann aber doch nicht gebaut – und Vergabe erfolgt an Rio de Janeiro. Ätsch!

Tornado Tower Grafik

Tornado Tower
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Sehr interessant, wenn auch ästhetisch etwas gewöhnungsbedürftig, wirkt der Entwurf des Tornado Tower durch Vision Division in Zusammenarbeit mit Markus Wagner von Svens Standard, der als neues Opernhaus für Taipei, Taiwan, gedacht ist.

Die gesamte Fassade des im Juli 2008 erstmals präsentierten, wolkenartigen Designs besteht aus Windenergie-nutzenden Elementen, die als Vielblatt-Rotoren mit senkrechter Achse, ähnlich einem liegenden Wasserrad, konzipiert sind.

Die Energie, die durch den Tornado Tower generiert wird, liefert nicht nur Strom für das Kunstzentrum des Turms, sondern soll quantitativ ausreichen, um eine ganze Stadt zu versorgen.

Leider gewinnt der Tornado Tower den Designwettbewerb für das Tapei Performing Arts Center nicht, stattdessen wird ein relativ nüchterner Entwurf des Office for Metropolitan Architecture (OMA) als Sieger ausgewählt.

Anmerkung: Dieser Entwurf hat nichts mit dem 200 m hohenTornado Tower zu tun, der als das neue Wahrzeichen von Doha gilt, und den Namen wegen seiner Form trägt, die ein klein wenig an einen Tornado gemahnt.

IFC von KEO Grafik

IFC von KEO
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Ein weiteres Hochhaus, das an seiner Spitze mit Windkraftanlagen ausgestattet werden soll, und das in diesem Monat in den Fachblogs erscheint, ist das 40-stöckige Gebäude des Sabah Al Ahmed International Finance Center (ICF) der Firma KEO International Consultants, das in Kuwait errichtet werden soll.

Dem Design kann man entnehmen, daß es sich dabei um senkrecht stehende, spiralförmige Darrieus-Rotoren handelt. PV-Systeme sollen einen weiteren Teil des Energiebedarfs decken.

Neben Büroetagen ist auch hier ein 4-Sterne-Businesshotel mit 200 Zimmern eingeplant, außerdem gibt es vier übereinander liegende Innenhof-Atrien, die jeweils 8 -13 Stockwerke umfassen.

Falls das Hochhaus tatsächlich gebaut wird, wäre es das erste Öko-Hochhaus mit LEED-Zertifizierung in Kuwait. Bis zum aktuellen Update Ende 2014 ist dies allerdings noch nicht geschehen.


Im November 2008 stellt das Atkins Designs Studio den Plan für einen über 600 m hohen Anara Tower vor, der in Dubai von der Baufirma Tameer Holding Investment errichtet werden, und anschließend als deren Hauptquartier dienen soll.

Das Hochhaus mit 125 Etagen krönt ein gewaltiger Windrotor – der allerdings nur als Designelement gedacht ist, und sich auch gar nicht drehen kann, wie die Presse berichtet.

Anara Tower Detail Grafik

Anara Tower Detail
(Grafik)

Statt dessen beherbergt die Gondel des überdimensionalen Propellers ein verglastes Luxus-Restaurant. Der Kommentar dazu in einigen Blogs ist eindeutig: Dubious Dubai.

Die Architekten haben alle 27 Etagen offene Gärten vorgesehen, außerdem wird angestrebt, die Effizienz des Wolkenkratzers zu maximieren, indem Wassereinsparungs- und Energieeffizienzstrategien umgesetzt, und möglicherweise auch erneuerbare Energiequellen installiert werden. Details dazu gibt es jedoch keine.

Die Bauarbeiten sollten Ende 2009 beginnen - tatsächlich wird zu diesem Zeitpunkt jedoch die Streichung des Projekts bekanntgegeben, vermutlich ebenfalls aufgrund der aktuellen Finanzkrise.


Eine lobende Erwähnung bei der 2008 Skyscraper Competition erhält der Entwurf Wind Catcher Tower des deutschen Architekten Dipl. - Ing. Tassilo Hager aus Köln Lindenthal, der wie ein gebäudegroßer, leicht gedrillter Savonius-Rotor aussieht.

Das 560 m hohe Gebäude hat 125 Stockwerke und kann für verschiedene Aktivitäten genutzt werden, wie Einzelhandel, Büros, Wohnungen und Penthouse-Etagen.

Da Statiker im Fall von Hochhäusern den Wind als bedeutenden Belastungsfaktor definieren, sieht es Hager als sinnvoll an, einen aerodynamisch optimierten Wolkenkratzer zu entwerfen, der in der Lage ist, die Windkraft zu absorbieren und es verwenden, um Strom zu produzieren.

Umgesetzt werden soll dies, indem das Gebäude auf einer rotierenden Plattform errichtet wird, womit der Turm jederzeit die richtige Position einnehmen kann, in der seine Oberfläche den Wind optimal einfangen kann. Die Windströmung würde beschleunigt nach oben geleitet werden, und dort durch drei Windgeneratoren zu ziehen, die auf der letzten technischen Etage in einer vertikalen Position installiert sind. Der Wind an der Oberfläche des Gebäudes könnte aber auch die Klimaautomatik unterstützen.

Die Stahlböden der Etagen sind an den zentralen Kern montiert, in dem sich auch die Aufzüge und Fluchttreppen befinden. Der Strom für die langsam und sanft bewegliche Plattform soll durch den autarken Turm selbst generiert werden.  

Eco-Laboatory (Grafik)

Eco-Laboatory (Grafik)


Ein Team von Weber Thompson Architects aus Seattle entwirft mit dem Eco-Laboratory das Design eines der innovativsten und nachhaltigsten Gebäude dieses Jahres, mit dem es sich an dem Cascadia Natural Talent Design-Wettbewerb 2008 beteiligt - und dort auch prompt den ersten Preis gewinnt.

Bei dem Eco-Laboratory Konzept handelt es sich um die Konstruktion eines preisgünstigen Wohnhauses mit einen Job-Trainingcenter, einem Obdachlosenheim, einer Gesundheitsstation und einem öffentlichen Markt für landwirtschaftliche Produkte.

Das Bauwerk integriert ein Regenwasser-Sammelsystem; hydroponische Gärten, um Nahrung für die Gemeinschaft zu erwirtschaften, ein biologisches Abwasserreinigungssystem sowie unterirdische Rohre, welche die in das Gebäude strömende Luft reinigen.

Außerdem gibt es Sonnenkollektoren, Vertikalachsen-Windturbinen auf den Dächern und an der Seite der ‚Felder’, sowie Brennstoffzellen, die mit Methan angetrieben werden, das als Nebenprodukt der Abwasserreinigung gewonnen wird.

Im Laufe des Jahres 2008 wird das für Seattle konzipierte Projekt außerdem mit dem 1. Preis der nationalen Natural Talent Design Cometition ausgezeichnet.


Der bereits erwähnte Architekt Vincent Callebaut schlägt 2008 auch eine Lösung für Klimaflüchtlinge vor: schwimmende Ökostadt-Inseln namens Lilypad, die ab 2058 die Ozeane bevölkern sollen.

Für ihre Nennung an dieser Stelle sind in erster Linie die vielen Windkraftrotoren verantwortlich, die an diversen Stellen der ringförmigen Außenseite der schwimmenden Gebäude installiert sind.

Neben dem Wind soll aber auch Energie aus anderen Quellen gewonnen werden: Solarthermie und Photovoltaik, Wasserströmungen, osmotisch Energie und Biomasse.


Ebenfalls im Jahr 2008 stellt das Schweizer Architekturbüro Herzog & de Meuron aus Basel den Entwurf eines für Paris geplanten Gebäudes vor, das aus einen Blickwinkel wie eine massive Pyramide aussieht, während es aus einem anderen schwindelerregend dünn ist. Der ursprüngliche Name, Delanoë-Turm, nach dem sozialistische Bürgermeister Bertrand Delanoë, der darum gekämpft hat, um Hochhäuser in die flach gebaute Stadt zu bringen, wird schnell wieder aufgegeben.

Le Projet Triangle Grafik

Le Projet Triangle
(Grafik)

Im September 2011 erhält das inzwischen Le Projet Triangle genannte Projekt die Baugenehmigung des parteiübergreifenden Rates von Paris, womit nun gute Chancen bestehen, daß es – wie geplant – bis 2017 abgeschlossen werden kann. Als Standort ist ein bereits Gelände rund 200 m vom Porte de Versailles entfernt ausgewählt.

Die 180 m hohe Pyramide wäre das erste Hochhaus seit 1977, dessen Bau für die Stadtmitte von Paris zugelassen wird, nachdem der damalige Bürgermeister von Paris, Jacques Chirac, ein entsprechendes Verbot von Häusern mit mehr als 37 m Höhe ausgesprochen hatte. Außerdem wäre es nach dem Eiffelturm und dem Tour Montparnasse das dritthöchste Gebäude der Stadt. 

Die Orientierung des 42-stöckigen Bauwerks, das so schlank ist, daß es in der einen Richtung praktisch keine Schatten wirft, soll ferner so optimiert werden, daß es sowohl Solar- wie auch Windenergie nutzen kann. Details darüber, welche Rotoren dabei eingesetzt werden, gibt es bislang nicht.

Das privat finanzierte Gebäude des Projekteigentümers VIPARIS soll neben Büros auch ein Luxushotel mit Blick auf das Stadtzentrum enthalten, dazu gibt Pläne für Luxus-Boutiquen, ein Panorama-Restaurant, ein Schwimmbad, hängende Gärten und einem Babel-ähnliches ,Museum der Sprachen der Welt.

Nach Verzögerungen, die auf Ermittlungen der AMF im Jahr 2013 im Zusammenhang mit der Vergabe öffentlicher Aufträge zurückgehen, soll die Realisierung des anspruchsvollen 520 Mio. € Projekts tatsächlich im folgejahrstarten - auch wenn es bereits Proteste dagegen gibt. Im November 2014 wird das Projekt vom Pariser Stadtrat jedoch mit knapper Mehrheit von 83 zu 78 Stimmen abgelehnt. Die sozialistische Bürgermeisterin Anne Hidalgo kündigt daraufhin an, gegen das Votum klagen zu wollen.


2009

Green Filter Tower Grafik

Green Filter Tower
(Grafik)


Auch in ein gewaltiges Bauwerk, das kein Wohn- oder Bürohochhaus ist, sollen Windkraftanlagen integriert werden – um als indirekte Energiequelle zur Absorption von CO2 aus der städtischen Luft zu dienen.

Das Green Filter Tower Konzept des Chefdesigners Yutaka Kazamaki von der kalifornischen Ingenieur- und Designfirma Nectar , das erstmals im Februar 2009 veröffentlicht wird, sieht eine senkrechte Bewaldung mit jeweils 200 - 400 Bäumen nebst seitlicher ‚Leitbleche’ vor, welche die verschmutzte Luft durch den Wolkenkratzer-Wald leiten sollen.

Der Strom der beiden im unteren Bereich angebrachten Windgeneratoren pumpt das Wasser für die Bewässerung der ‚stehenden Gärten’ hoch, und soll auch entsprechend installierte Lampen zur Verlängerung der aktiven Phase der Pflanzen mit Energie versorgen.

Darüber hinaus würde die relativ kostengünstig zu bauende Struktur für die Menschen und Tiere in ihrer Umgebung unmittelbare Vorteile schaffen, wie eine erhebliche Menge an Schatten, oder die Kühlung der Luft in den heißen Sommermonaten über die temperatursenkende Eigenschaft der Hunderte von Bäumen.

Es bleibt abzuwarten, ob sich für ein derart ambitioniertes Projekt die notwendigen Geldgeber finden lassen - bislang sieht es nicht danach aus.


Im Rahmen des Designwettbewerbs Radical Innovation in Miami schlägt das Büro Richard Moreta Architecture im März 2009, und in Kooperation mit der Erfurter GMZ Design (eine Quelle neuartiger Designs, welche die verschiedensten erneuerbaren Energien einbeziehen), einen Hotelbau mit integrierten Windrotoren vor.

Der Eggtower soll wie ein lebendiger Organismus funktionieren. Neben der Windenergienutzung, deren Strom für das Heiz- und Kühlsystem des Gebäudes gebraucht wird, soll auch die Belüftung auf natürliche Art und Weise gestaltet werden, während die photovoltaische Außenhaut gleichzeitig eine Abschattung des Inneren bietet.

Baukonzept der Uni Cambridge (Grafik)

Baukonzept der Uni
Cambridge (Grafik)

Innengärten auf verschiedenen Höhen des Bauwerks sollen als Mikroklima-Oasen die Luft filtern, sowie als zusätzliche Isolierung gegenüber der Außentemperatur dienen. Ferner angedacht ist ein Regenwasserspeicher zur Versorgung der Toiletten bzw. zur Bewässerung der Gärten.

Es verwundert allerdings nicht, daß in den Kommentaren zu den entsprechenden Berichten ein leiser Plagiatsvorwurf ertönt.

Denn schon 1995 hatte das Martin Centre der Universität Cambridge zusammen mit weiteren Partnern das Konzept eines ganz ähnlich geformten Bauwerkes präsentiert – im Rahmen einer Forschungsinitiative, die von der Europäischen Kommission finanziert worden war. Es blieb damals allerdings bei dem Konzept.

Das Projekt Zed London von Future Systems sah damals zwei Senkrechtachser statt drei Horizontalachsern vor, wie beim Eggtower, ihre Anbringung in der Mittelspalte ist jedoch identisch. Auch an eine Solarnutzung mittels der Außenhülle ist schon damals gedacht worden.

Überhaupt scheint die Future Systems Gruppe der tschechischen Designer Jan Kaplicky und Amanda Levete (seit 2009 selbständig) ihrer Zeit stets weit voraus gewesen zu sein, wenn man sich das Portfolio betrachtet, das ebenso diverse weitere Gebäude umfaßt, wie neuartige Fahrzeuge u.ä.m.


Eine große vertikale Windenergieanlage dominiert auch den Entwurf von Pelli Clarke Pelli Architects für das neue National Children’s Museum, der am Earth Day im April 2009 der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Geht alles nach Plan, soll das Gebäude, das mehrere ,grüne Energien’ nutzt, 2013 in National Harbor, Maryland, eröffnet werden.

Das Design des Museums reflektiert die Aufgabe, Kinder zu inspirieren, über die Pflege und Verbesserung der Welt nachzudenken. Neben der fantasievollen Windturbine wird auch eine Reihe von reflektierenden Paneelen auf dem Dach das Sonnenlicht umlenken, um die künstliche Beleuchtung zu minimieren und den Energieverbrauch tagsüber zu reduzieren.

An der Südfassade wird ein Kabel- und Schalen-System (Living Wand) integriert, um den Rahmen für eine riesige, lebendig-grüne Wand zu bilden, während ein Gründach das Regenwasser aufsaugen soll. Das neue Gebäude soll außerdem aus recyceltem Stahl und Ziegeln von abgerissenen Gebäuden errichtet werden.

Harvest (Grafik)

Harvest (Grafik)


Im Mai 2009 gewinnt das Büro Romses Architects in Vancouver den 2030 Challenge Wettbewerb der Stadt - mit einem ‚Vertikal-Farm-Gebäude’, das einen Grußteil seiner Energie aus der Windkraft beziehen soll. Hierbei treten neben konventionellen Windrotoren auch kleinere Darrieus-Senkrechtachser in Erscheinung, die zwischen den einzelnen Etagenblöcken installiert sind.

Das Bauwerk mit dem zutreffenden Namen Harvest soll erforschen, ob der vertikale Anbau von Gemüse, Kräutern und Früchten, sowie die Fisch- und Legehühnerzucht, sinnvoll und machbar sind. In einem Laden soll außerdem Milch von ‚hauseigenen’ Schafen und Ziegen angeboten werden.

Neben dem Wind sollen auch die erneuerbaren Energiequellen Geothermie und Solarenergie genutzt werden. Im Rahmen geschlossener Kreisläufe wird ferner das Methan aus Kompostieranlagen genutzt, in welche die nicht eßbaren Teile von Pflanzen und Tieren wandern.

Eine große Zisterne an der Spitze des ‚Ernte-Turms’ sammelt Regenwasser zur Bewässerung der zahlreichen Indoor- und Outdoor-Anbauflächen und Dachgärten. Es zeigt sich immer mehr, daß das Thema der Vertikalfarmen an Wichtigkeit gewinnt, auch wenn das aktuelle Konzept bislang noch nicht umgesetzt worden ist.


Ein weiteres Projekt, das im Mai 2009 in den Blogs erscheint, ist ein Konzept-Turm, der aus mechanischer Energie Strom erzeugt.

Das Konzept namens Phyte stammt von dem jungen französischen Designer Nicolas Mouret, der damit im März einen Wettbewerb der ,Foundation Societe Tour Eiffel gewinnt - den Preis dann aber zurückgeben muß, als den Verantwortlichen verspätet auffällt, daß er ja gar kein Architekt ist.

Seiner Meinung nach muß sich Eiffel, der ein Ingenieur und auch kein Architekt war, bei dieser Entscheidung im Grabe umgedreht haben. Trotzdem macht Mouret gute Mine zum bösen Spiel, und freut sich der eigentliche Gewinner zu sein, wenn auch nur für kurze Zeit.

Die Konstruktion besteht aus acht Monobloc-Strukturelementen, die durch Kardanrahmen und Abspannungen verbunden sind, um einerseits die Stabilität zu gewährleisten, und andererseits eine Drehbewegung zu ermöglichen. Um sie leicht zu halten, bestehen die jeweils 50 m hohen Elemente aus Faserbetonröhren, die mit ultrastarkem ,Fibrecrete’ gefüllt sind. Die Elemente tragen durch Kabel verbundene und versteifte Balken mit Dreiecksenden.

Die mechanische Energie der Bewegungen des Schwingturmes erzeugt ausreichend Strom für seine Beleuchtung , während er mit den Winden tanzt. Dem Designer zufolge bringt der ,epiphytische’ Turm wogende Linien und Kurven in eine statische Stadt, die im Vertikalen und Horizontalen eingefroren ist. Er erinnert an Dünung, bewegte Bäume und wogende Wiesengräser. Ein ganz besonderer Genuß sei der Kontrast zwischen dem ruhigen Eiffelturm und dem verspielten Phyte.


Ebenfalls im Mai 2009 wird bekanntgegeben, daß das gegenwärtig höchste Gebäude der westlichen Hemisphäre, der Sears Tower in Chicago, im Rahmen einer 350 Mio. $ teuren Gesamtrenovierung zu einem ‚grünen’ Wolkenkratzer ausgebaut werden soll.

Unter anderem sind neben Solarpaneelen auch diverse Darrieus-Rotoren auf den Einzeldächern geplant. Mittels dieser und anderer Technologien soll der Energieverbrauch des Gebäudes innerhalb von fünf Jahren um 80 % verringert werden.

Im Juli wird das Gebäude in Willis Tower umbenannt, als der Londoner Versicherungskonzern Willis Gropurp Holdings rund 13.000 m2 Bürofläche auf einen Schlag anmietet, und dazu auch die Namensrechte kauft. Insbesondere in Chicago selbst setzt sich der neue Name aber kaum durch. Und statt den angekündigten Rotoren und Solaranlagen wird in der 103. ein gläserner Balkon als neue Attraktion gebaut, während die grünen Pläne in der Versenkung verschwinden.


Im August 2009 meldet die Presse ein neues Großprojekt im Hamburger Hafen, wo in den nächsten Jahren eine komplette Ökostadt entstehen soll.

Das Konzept stammt von der internationalen Firma tec Architecture Swiss AG mit Hauptsitz in der Schweiz, und dem ebenfalls internationalen Ingenieurbüro ARUP mit Hauptsitz in L.A.

Auf dem ehemaligen Werksgelände der ,New York Hamburger Gummi-Waaren Compagnie Ag’ sollen in 15 Bauabschnitten insgesamt 10 Neubauten sowie Bestandsanierungen der denkmalgeschützten Industriebauten und Umbauten realisiert werden.

Das organische Energiekonzept der Eco City strebt nach Selbstversorgung, wobei Windturbinen, die über der Anlage thronen, den Hauptanteil der benötigten Elektrizität generieren sollen. Weitere kleinere Windturbinen sind über das gesamte Gelände verteilt, um zusätzliche erneuerbare Energie zu erzeugen, während die Außenbeleuchtung mittels Solarenergie versorgt wird. Die Umsetzung soll in 3 Bauphasen erfolgen.

Die Verwirklichung des Projekts verzögert sich jedoch, da bei Messungen des Geländes und Gebäudes der Gummifabrik als krebserregend eingestufte Nitrosamine festgestellt werden, die in mehr als hundert Jahren industrieller Nutzung entstanden waren.

Im Jahr 2011 gibt es einen Einladungswettbewerb ,Ecocity Hamburg Harburg - Neubau Windtower, bei dem der 1. Preis zwischen dem Architektenbüro Störmer Murphy and Partners aus Hamburg, und der priedemann fassadenberatung GmbH mit Sitz in Großbeeren bei Berlin geteilt wird.

Dem Stand von 2012 zufolge ist nun vorgesehen, auf dem Gelände einen etwa 65 m hohen Hotel-Turm mit einer Windturbine im Dach zu bauen. Mit Planfeststellungsbeschluß und Baubeginn wird für Ende 2013 oder Anfang 2014 gerechnet.

Twelve West

Twelve West


Ebenfalls im August 2009 werden in Portland erstmals vier kleine Skystream-Windkraftanlagen von Southwest Windpower auf das neue, von Gunsul Frasca Architects entworfene Twelve West Gebäude (zuvor als 12 W bzw. ZGF Tower bekannt) gehievt, das eine Mischung aus Büros und Wohnungen beherbergt.

Die Turbinen, die auf 14 m hohe Masten gesetzt werden, kosten pro Stück etwa 10.000 $ und liefern zusammen jährlich etwa 9.000 kWh - oder rund 1 % des Gebäudestrombedarfs.

Immerhin erzielten die eingesetzten Skystream Anlagen bei einem einjährigen Test in Holland die besten Ergebnisse von insgesamt 10 verglichenen kleinen Windkraftanlagen (s.d.).

Es geht bei diesem Projekt jedoch nicht nur um die Erzeugung von Energie, sondern um herauszufinden, was funktioniert und was nicht.


Ein gigantomanisches Projekt für Roosevelt Island in New York City geht auf den bereits mehrfach genannten Architekten Vincent Callebaut zurück. Mit einer Gesamtfläche von 350.000 m2 und einer Höhe von 600 m (die Antennen ragen weitere 100 m empor) soll das 132-stöckige Bauwerk mit der Silhouette eines Schmetterlings mit insgesamt 28 landwirtschaftlich nutzbaren Feldern aufwarten, auf denen Nahrung für die Bewohner angebaut wird.

Das Konzept wird 2009 unter dem Namen Dragonfly vorgestellt – und mit dem Untertitel ‚A Metabolic Farm For Urban Agriculture’.

Das, was auf den Dächern, Terrassen, Balkonen, in unbebauten öffentlichen Räumen, in Innenhöfen und Gewächshäusern begonnen hat, wird hier zu einem integrativen System weiterentwickelt, das 15 Jahre nach seiner Implementierung eine positive Energiebilanz erreicht.

Dies soll durch die Erzeugung von Energie aus Biomasse, Photovoltaik, thermischer Solarenergie, Gezeitenenergie usw. erfolgen.

Der Architekt rechnet damit, daß die Hälfte des Stromverbrauchs durch die Solarzellen auf der Südseite gedeckt werden kann, während die andere Hälfte von drei gewaltigen Darrieus-Windturbinen erzeugt wird, die sich in den drei übereinanderliegenden, linsenförmigen Aussparungen der Nordseite (links im Bild) befinden.

Ramsgate Street im Bau

Ramsgate Street
im Bau


Auch das Ramsgate Street Apartment Building von Waugh Thistleton Architects soll mit einer Anzahl vertikaler, spiralförmiger Windenergieanlagen ausgestattet werden.

Es ist geplant, das 14-stöckige Gebäude zum Wahrzeichen von Dalston in Nord-London zu machen. Das von dem Metropolitan Housing Trust in Auftrag gegebene Bauwerk wird 66 Appartements sowie über 1.000 m2 Bürofläche beinhalten und soll 2010 bezugsfertig sein.

Um dem vorgegebenen Londoner Ziel zu entsprechen, beim Bau neuer Gebäude auch erneuerbare Energiequellen einzubeziehen, werden vier Vertikal-Windturbinen auf dem Dach des Gebäudes installiert – was von den Machern als eine optisch ansprechende sowie äußerst effiziente Innovation bezeichnet wird.

In Zusammenarbeit mit dem Windturbinenhersteller Quiet Revolution und dem Ingenieurbüro Price & Myers soll gleichzeitig untersucht werden, wie sich Höhe und Form des Gebäudes am besten nutzen lassen, um möglichst viel Windenergie zu erwirtschaften. Man hofft, damit mehr als ein Drittel des Gebäude-Strombedarfs decken zu können.


Im Oktober 2009 erscheint der Entwurf einer Brückenkonstruktion für Radfahrer und Fußgänger in Lissabon, um sicher den Segunda Circular Highway überqueren zu können.

Die Cross-Wind genannte Brücke der Designer Tiago Barros und Jorge Pereira soll Windenergie aus der Bewegung der darunter hindurch fahrenden Autos ernten.

Hierzu trägt die 40 m lange Brücke ein Netzwerk von 2.188 leichten Drehplatten, deren Rotation im Wind den Strom erzeugt, um die Brücke nach Einbruch der Dunkelheit zu beleuchten. Dies soll durch ein Induktions-Energiesystem erfolgen, das die Windenergie durch ein ,elektromagnetisches Band, das sich auf jeder Platte befindet, in Strom wandelt.

Die Designer glauben, daß die unter der Brücke vorbeifahrenden Autos die Windgeschwindigkeit um bis zu 20 % erhöhen, und damit auch die Rotation der Platten verstärken.


Sehr interessant sind auch die Entwürfe des Architekten Michael Jantzen aus Illinois, der sich seit vielen Jahren mit der Integration des Windes und der Nutzung seiner Energie im urbanen Umfeld beschäftigt.

Grafik eines Schwimmbaddaches mit Rotoren

Jantzen-Windshade

Ich habe seine Entwürfe an dieser Stelle zusammengefaßt, um sie nicht – durch die chronologische Präsentation bedingt – überall in diesem Kapitel verstreuen zu müssen.

Eines seiner ersten Konzepte bildet ein Dach voll kleiner Windgeneratoren für die Beschattung eines offenen Schwimmbades in wüstenähnlichen Umgebungen. Wer schon einmal unter jenen klimatischen Bedingungen gelebt hat, wird einen kühlen Pool ebenso zu schätzen wissen, wie den Windshade-Entwurf von Jantzen.

Eine Spezialität seiner Arbeit sind begehbare Konstruktionen, wie beispielsweise eine Fußgängerbrücke aus Stahl und Aluminium, die gleichzeitig ein Art Windtunnel ist, um den sich fünf Roteren in unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen drehen. Mit ihrer erzeugten Energie sorgen sie für eine autonome nächtliche Beleuchtung der Brücke.

Mit der gleichen Technik – diesmal allerdings in vertikaler Ausrichtung und Drehachse – hat Jantzen einen Beobachtungsturm konzipiert, in dem eine innere Wendeltreppe zur Aussichtsplattform aufs Dach führt. Auch hier drehen sich die fünf Rotoren in unterschiedlichen Richtungen, vermutlich aus ästhetischen und stabilitätstechnischen Gründen.

Aussichtsturm mit umlaufenden Rotoren

Windtower

Bereits im Juli 2007 stellte der Architekt seinen Solar-Wind-Pavillon vor, eine gelandete Untertasse mit einem Darrieus-Rotor mit geraden Blättern an der Spitze des Pavillonturmes in rund 46 m Höhe. Der Entwurf ist für die California State University in Fullerton gedacht, wo er zum Anlaß für eine Diskussion über Nachhaltigkeit werden soll.

Der Pavillon kann als Treffpunkt für bis zu 300 Personen dienen. Neben der Windkraftanlage sind in das mehrstufige, ringförmige Dach PV-Solarpaneel eingelassen. Der erwirtschaftete Strom soll in den Gebäuden der Universität verbraucht werden.

Im Inneren soll es einen zylindrischen, digitalen Projektions-Bildschirm geben, während unter dem Dach installierte Wassernebel-Düsen den offenen Raum kühl halten. Werden keine Sitzbänke gebraucht, verschwinden diese im Boden.

Nun, im November 2009 präsentiert Jantzen einen ähnlichen Entwurf, bei dem er aber eine konventionelle große 3-Blatt-Anlage mit 1.5 MW Leistung einsetzt. Dafür befindet sich auf etwa einem Drittel der Masthöhe eine Aussichtsplattform für die Besucher des Wind Farm Celebration Center.

Wind Farm Celebration Center (Grafik)

Wind Farm
Celebration
Center
(Grafik)

Die untenliegenden Bereiche des Centers mit Büros, Seminarräumen und anderem sind wie Blütenblätter geformt und bestehen aus 11 konzentrisch hexagonalen Ebenen, von denen zwei den Eingang des Gebäudes und seine Verbindung zur umgebenden Landschaft bilden, während die übrigen neun das Dach formen. Drei Eingänge entsprechen den drei Rotorflügeln.

Ein besonders interessantes Merkmal des Zentrums ist ein Echtzeit-Beleuchtungs-Display das angibt, wie viel Energie die Windkraftanlage gerade produziert. Im Inneren des großen, offenen Hauptraumes sind auf jeder Ebene der Dachstruktur LED-Leuchten installiert, die um so heller aufleuchten, je mehr Leistung die Windturbine erzeugt.

Ein von Solarenergie und Windkraft versorgter Eco-Wine Pavillon ist ein weiteres Projekt des Designers und Architekten Jantzen, das dieser im März 2010 vorstellt. Der Entwurf ist für den Einsatz in einem gemäßigten Klima auf einem Weingut gedacht und soll Raum für besondere Veranstaltungen wie Weinproben bieten.

Der Pavillon kann aus vorgefertigten Stahl- und Glas-Bauteilen errichtet werden, wobei die Stahlbögen und horizontalen Stützen mit Glasplatten abgedeckt sind, von denen sich einige automatisch öffnen und schließen, um die natürliche Belüftung des gesamten Innenraums zu sichern. Die Stahl- und Glaskonstruktion ist wiederum mit gewellten Stahlplatten abgedeckt, von denen einige mit Photovoltaik-Modulen belegt sind.

Eco-Sushi House Grafik

Eco-Sushi House
(Grafik)

Zusammen mit dem Strom eines nahebei aufgestellten Senkrechtachsers soll damit der gesamte Energieverbrauch des Pavillons gedeckt werden.

Im April 2010 folgt der Entwurf eines selbstversorgenden Eco-Sushi House, das mittels Solar- und Windenergie betrieben wird – und überraschenderweise in rot daherkommt.

Die Struktur, die ein wenig wie eine Schnecke mit ausgefahrenen Fühlern aussieht, beinhaltet zwei große Vertikalachsen-Windkraftanlagen (vermutlich vom Modell Windspire) sowie mehrere große Flächen, die mit flexiblen Solarzellen verkleidet sind.

Das Konzept einer umweltfreundlichen Bibliothek, deren Verbrauch vollständig durch Windenergie gedeckt werden soll, wird im November 2010 vorgestellt – wieder in den von Jantzen gewohnten Farben.

Das Gebäude mit dem programmatischen Namen Winds of Change Library besitzt über dem zweistufigen Dach einen großen Garten mit Bäumen, Pflanzen und Gras, der helfen soll, die Bibliothek im Sommer kühler und im Winter wärmer halten.

Die Form der wiederholten Strukturelemente, die aus verschiedenen umweltfreundlichen Beton-Verbundmaterialien hergestellt sind, ist aus dem Profil der fünf vertikale Windturbinen aus Leichtmetall abgeleitet, die an der Spitze der Bibliothek integriert sind.

Solar Winds Cultural Arts Center Grafik

Solar Winds
Cultural Arts Center
(Grafik)

Einen weiteren Schwerpunkt bildet die maximale Nutzung der natürlichen Beleuchtung und Belüftung, wozu u.a. Sonnenlichtröhren gehören, mit denen die Sonneneinstrahlung in jeden Teil der Innenräume kanalisiert werden kann, der nicht ausreichend Licht durch Fenster bekommt.

Vom Februar 2012 stammt wiederum der Entwurf eines Solar Winds Cultural Arts Center.

Das projektierte Ensemble, das unweigerlich an eine Gruppe von indianischen Tipis erinnert, beinhaltet eine massive Solar- und Windkraftstruktur.

So besitzt jeder der sieben konischen Türme eine große Windturbine, die passenderweise in Form einer konischen Spitze gestaltet sind, und dadurch architektonisch ausgesprochen gut integriert wirken.

Darüber hinaus sind in die Südseiten von vier Türmen große Photovoltaik-Zellenfelder eingebettet.

Auch die zukünftigen Entwürfe Jantzens, die sich zumeist durch ein stringent eingehaltenen Stil auszeichnen, sollen dann an dieser Stelle präsentiert werden.


2010


Im Januar 2010 wird das Konzept Turbine City der portugiesischen Designfirma On Office vorgestellt, das für die Küste von Stavanger in Norwegen gedacht ist, die als die windigste Küstenlinie Europas gilt.

Turbine City Grafik

Turbine City
(Grafik)

Der Vorschlag umfaßt einen Offshore-Windpark mit integrierten Hotels, Spas und Museen, der auf Touristen, Kreuzfahrtschiffe und Segler ausgerichtet ist und eine Fläche von 31.500 m2 abdeckt.

Ein Teil der Offshore-Windenergieanlagen würde dabei wie ein Archipel von Inseln miteinander verbunden sein und die Basis für die Segler und Urlauber bilden.

Die geplanten 49 Windkraftanlagen mit einer Leistung von jeweils 8 MW haben das Potential, genug Energie zu erzeugen, um mehr als 120.000 Haushalte zu versorgen.

Die Designer hoffen, mit ihren Entwurf ein ikonenhaftes Energiewahrzeichen zu schaffen, das so unvergeßlich sein wird, wie Frankreichs Eiffelturm oder die Pyramiden in Ägypten.


Eine weitere Öko-kybernetische Stadt mit eigener Stromversorgung, die mit ihrer Umgebung interagiert (und wer tut das nicht?), wird in den Blogs im Februar 2010 präsentiert.

Die von Orlando De Urrutia aus Barcelona entworfene Eco-Cybernetic City ähnelt einem Wald von Bäumen, die auf der Suche nach Licht sind.

Das Gebäude mit 150 Etagen wird von seinem Designer als ,lebendige Maschine propagiert, da es nicht nur in Bezug auf Energie autark ist, sondern auch über Systeme verfügt, die es ermöglichen, Energie zu sparen und sich überall auf natürliche Quellen zu verlassen. Dazu gehört das Sammeln von Regenwasser ebenso wie das Ernten von Trinkwasser aus der Luft.

Es verfügt außerdem über eine Fassade aus Photovoltaik-Arrays, die Solarstrom für das Gebäude erzeugen, über eine einzigartige Multimedia-LED-Fassade, die mit den Veränderungen in der Atmosphäre interagiert, sowie – last not least – über drei Windgeneratoren.

Es ist augenfällig, daß die Zwei-Turmstruktur, welche die Vorteile der Luftströme zwischen den Türmen nutzen soll, wie auch der generelle Aufbau der Windgeneratoren, dem Bahrain WTC ausgesprochen ähnlich ist (s.o.). Ansonsten soll das Bauwerk Geschäfte, Kultureinrichtungen, Wohnungen und ein Hotel beinhalten.

Über das ebenfalls von De Urrutia entworfene ,Water Building Resort aus dem Jahr 2009, das wie ein großer Wassertropfen geformt ist, und auch Solarenergie gewinnt und trinkbares Wasser erzeugt, berichte ich im Kapitel über Solarhäuser (s.d.).

Gesterine (Grafik)

Gesterine (Grafik)


Eine Art Hochhaus, das mehr oder minder vollständig aus Windkraftanlagen besteht, wird im März 2010  von der polnischen Architekturfirma Mode:Lina Architektura & Consulting vorgeschlagen.

Der Gesterbine Wolkenkratzer ist eine Beteiligung an dem aktuellen Skyscraper Wettbewerb des eVolo Magazins.

Der tagsüber erzeugte Strom soll umliegende Wohn- und Bürohäuser versorgen, während er nachts genutzt wird um Wasser in das Gebiet von Wielkopolska (Groß-Polen) zu pumpen, das an einem starken Absinken des Grundwasserspiegels leidet.

Dort sollen bestehende Reservoirs ergänzt bzw. neue geschaffen werden.

Von einer Umsetzung des interessanten Bauwerks ist bislang aber noch nichts zu sehen.


Am 23. März 2010 wird von der Provinz Reggio Calabria an der Südspitze der italienischen Halbinsel der internationale Solar Park South-Wettbewerb ausgeschrieben.

Die kalabrische Stadt- und Raumplanungsbehörde hatte beschlossen, daß in naher Zukunft keine Fahrzeuge mehr über die Autobahn Salerno-Reggio in Kalabrien brausen sollen. Während diese Strecke stillgelegt und durch einen neuen Verkehrsweg in der Nähe ersetzt wird, soll gleichzeitig die alte Straße wiederbelebt werden, indem man sie streckenweise zu einem Solarenergie-Highway umbaut.

Der Wettbewerb, der als eines der operativen Instrumente des Technischen Ausschusses bei der Suche nach innovativen Vorschlägen und Modellen bezeichnet wird, betont den Ansatz der ökologisch-nachhaltigen Entwicklung, und soll ausgereifte und/oder experimentelle saubere Energiesysteme, Technologien und Anlagen zur Anwendung bringen.

In der Jury des Wettbewerbs, deren Entscheidung im November fällt, sitzt u.a. auch Jörg Schlaich (s.u. Aufwindkraftwerk). Teilnehmen tun rund 500 Design-Teams aus 73 Ländern, die letztlich 225 Projekte einreichen. Der 1. Preis geht an die beiden französischen Büros PRA - Philippe Rizzotti Architects und Off Architecture aus Paris, der 2. an die Designfirma coffice aus Italien, während der 3. Preis bei Daniel Azuero und seinem Büro J-A aus Kolumbien landet.

Besonderes Augenmerk richten viele der Beiträge auf jene Abschnitte, in denen sich die Straße als Viadukt über steile Täler und Schluchten spannt. Hier soll Raum für kleine Städte geschaffen werden, deren Häuser um die Stützen des Autobahnviadukts herum angebracht sind, oder in luftiger Höhe auf Verstrebungen zwischen diesen.

In unserem Fall ist es der 2. Gewinner mit dem Projekt Solar Wind, der eine Präsentation an dieser Stelle verdient. Die italienischen Designer Francesco Colarossi, Giovanna Saracino und Luisa Saracino stellen ein hybrides System vor, bei dem die Räume zwischen den Viaduktstützen mit einem Gitter aus großen Windkraftanlagen ausgefüllt sind, während über weite Strecken der bisherigen Innenfahrbahn PV-Paneele installiert werden sollen. Vorgerchnet wird, daß 20 km Solarstraße pro Jahr über 11 Mio. kWh erwirtschaften können – und die insgesamt geplanten 26 Windrotoren sogar 36 Mio. kWh.

Man darf nun gespannt sein, ob und wann irgend etwas davon auch umgesetzt wird.

Studied Impact Grafik

Studied Impact
(Grafik)


Ebenfalls März 2010 erscheinen die ersten Berichte über den Plan eines 50-stöckigen Hochhauses in Dubai, das mit einem Energieertrag von 10 MW etwa das Zehnfache seines Eigenverbrauchs erwirtschaften soll.

Das Konzept von Studied Impact, mit Sitz in Dubai, sieht eine 5 MW Windkraftanlage an der Spitze des Gebäudes vor. Weitere 3 MW soll eine Solarturm-Anlage leisten, deren 1.600 Heliostat-Spiegel an der nach Süden ausgerichteten Fassade das Sonnenlicht auf einem Empfänger konzentrieren, der über den Spiegeln an einem Kragarm montiert ist. Als Arbeitsmedium soll Salzschmelze verwendet werden, um damit einen Dampferzeuger bei 500°C zu betreiben.

Zusätzliche 2 MW sollen mit einem Aufwindkraftwerk erzeugt werden, das im Grunde aus einer 600 m hohen gläsernen Vorhangfassade besteht, deren nach oben steigende erhitzte Luft genutzt wird, um die Flügel der Aufwind-Turbine zu drehen. Der Überschuß-Strom soll ins Stromnetz von Dubai fließen.

Hinter dem Entwurf, der entweder als Geschäfts- oder als Wohngebäude genutzt werden kann, steht ein Paar, beide Absolventen der Carnegie Mellon University: der Architekt Robert Ferry und dessen Frau Elizabeth Monoian, die Direktorin der Society for Cultural Exchangeist. Außerdem gehören die zwei zu den Gründern der Land Art Generator Initiative (LAGI), und Ferry ist auch ein Berater von Masdar City.

Eine Umsetzung des gewaltig dimensionierten Projekts ist bislang noch nicht erfolgt.


Ende März 2010 werden auf dem Dach des Maison de l’Air in Paris zwei ummantelte Windturbinen der französischen Firma Eléna Energie installiert. Über deren Technologie und das Projekt habe ich schon ausführlich unter den Vortec-Systemen gesprochen (s.d. 2009).


Im Juni 2010 wird bekannt, daß die Design- und Engineering-Firma Grontmij, gemeinsam mit dem ebenfalls in den Niederlanden ansässigen Architekturbüro Soeters Van Eldonk, einen internationalen Design-Wettbewerb in China gewonnen hat, bei dem es um das nachhaltigste Bürogebäude der Welt geht.

Nun obliegt es den Firmen, das neue Forschungszentrum der Wuhan University, das als Null-Kohlenstoff- und Null-Energie-Gebäude konzipiert ist, auch zu konstruieren, und zwar gemeinsam mit der Architektur- und Ingenieurgruppe Xian Dai aus Shanghai.

Wuhan New Energy Center im Bau

Wuhan New Energy Center
(im Bau)

Das Wuhan New Energy Center, das auch als Energy Flower bekannt wird, sieht aus wie eine Calla Lilie, mit einem 140 m hohen Turm in der Mitte, der von niedrigeren Türmen in Form von Blättern umgeben ist, die mit Vegetation bedeckt sind.

Der zentrale Turm erweitert sich nach oben zu einer Schale, die mit einer großen Solaranlage gefüllt ist, welche die Strahlen wie eine echte Pflanze aufnimmt. Und wie ein gigantischer Blütenstempel schießt aus der Mitte des Turms eine Vertikalachsen-Windkraftanlage hervor.

Dazu gibt es noch eine ganze Reihe von anderen ,Green-Building-Strategien, wie das Regenwasser, das in der Schüssel aufgefangen wird, oder ein 120 m hoher Aufwind-Turm, der dabei hilft, heiße Luft aus dem Gebäude zu vertreiben und unten kühlere Luft nachzuziehen.

Im Oktober wird ein Vertrag zur Erarbeitung des Vorschlags eines zukünftigen detaillierten Design-Entwurfs mit dem Ziel, den Bau im Sommer 2011 zu beginnen und drei Jahre später beendet sein. Auf den Foto vom Februar 2014 ist zu sehen, daß die Konstruktion tatsächlich schon weit fortgeschritten ist, und auch der Windrotor scheint bereits montiert zu sein.


Sehr eigen ist die Art der Windnutzung, die bei einem Gebäudedesign umgesetzt wird, das im Juli 2010 in den Blogs erscheint.

Der 84 m hohe Piraeus Tower in dem griechischen Mittelmeerhafen Piräus wird schon seit langem als ,schlafender Riese bezeichnet, da dessen vor 30 Jahren begonnener Bau noch immer nicht abgeschlossen ist.

Ein von GreekArchitects.gr und Dupont gesponserter Wettbewerb hatte deshalb Architekten aufgerufen, sich den 22-stöckigen Turm mit einer neuen Fassade vorzustellen, um ihn als das Wahrzeichen zu etablieren, das er eigentlich sein sollte. 

Der Gewinner des Wettbewerbs ist der Windscraper Tower des in New York City ansässigen Büros HWKN Architects, der sich durch ein Netz von Windenergie-Erzeugungsmaschinen an der Fassade des Gebäudes auszeichnet. In der Präsentation wird als geplanter Standort Athen angegeben.

HWKN schlägt vor, die Außenseite des Gebäudes synergetisch für drei Zwecke zu nutzen. Als erstes sind dies verlängerte ,Energiestangen und Windfangflächen, die den Wind wie künstlichen Blättern erfassen und in nutzbare Leistung wandeln. Diese Technologie sei von den Entwicklungen der schwedischen Firma Seabased AB im Bereich der Wellenenergie inspiriert (s.d.).

Zweitens wirken die künstlichen Blätter als Unhüllung für das Gebäude, schwanken und bewegen sich im Wind, und erzeugen dabei beruhigende Klänge wie Blätter im Wind. Und schließlich können die Blätter auch als schattenspendende Markisen dienen, um das Gebäude vor der Sonne zu schützen und die natürliche Lüftung und Kühlung zu fördern.

Gullwing Twinwindtower Grafik

Gullwing Twinwindtower
(Grafik)


Die Konzeption eines weiteren Wolkenkratzers für Dubai, der alle Energie die er braucht, selbständig aus erneuerbaren Quellen erzeugt, ist der Beitrag von Vittorio Minervini und Giacomo Sanna aus dem ARXX Studio in Rom zur eVolo 2010 skyscrapers competition.

Das Projekt namens Gullwing Twinwindtower, das im August 2010 veröffentlicht wird, enthält ein einzigartiges Energieerzeugungssystem, das auf einer Vielzahl von Tragflächen basiert, die mit Gelenken versehen auf kreisförmigen Führungen montiert sind, die das Gebäude umfangen.

Durch den Winddruck rotieren die Flügel um die Fassade, was dann durch ein Generatorsystem in elektrische Energie umgewandelt wird.

Die Form der Türme ist an die kreisförmigen Führungen gebunden, und innerhalb der zylindrischen Struktur gibt es Hohlräume, damit die Wohnungen und Büros Licht bekommen.


Ebenfalls im August 2010 füllt sich die Presse mit Berichten über ein neues 11-stöckiges Parkhaus in Chicago, das von dem amerikanischen Architekturbüro Hellmuth, Obata + Kassabaum (HOK) mit Sitz in St. Louis errichtet worden ist.

Das energieeffiziente öffentliche 24-Stunden-Parkhaus namens Greenway Garage Ecke Kinzie Street und Clark Street in der River North neighbourhood besitzt ein Regenwassersammelsystem, eine verglaste Außenwand, welche die natürliche Belüftung fördert, Ladestationen für Elektroautos – sowie 12 gepaarte vertikale Windkraftanlagen.

Dabei handelt es sich um gedrillte und gewellte Savonius-Rotoren der Firma Helix Wind, die 2012 Konkurs macht (s.d.).

Was vielleicht nicht sehr verwundert, wenn man die Kommentare liest, die sich schon kurz nach Eröffnung des grünen Parkhaus mehren und berichten, daß sich die Windkraftanlagen noch nicht einmal bei starkem Wind drehen. Das Projekt wird als ein klassischer Fall von Greenwashing betrachtet.

Beehive Tower Grafik

Beehive Tower
(Grafik)


Im Oktober 2010 wird für Heron Quay, London, eine 220 m hohe vertikale Farm vorgeschlagen, die von den sechseckigen Formen der Bienen-Waben inspiriert ist.

Der von Rory Newel und Lucy Richardson entworfene Beehive Tower soll ein Entfaltungplatz für grüne Daumen der Canary Wharf Gemeinschaft werden, um hier zu leben zu gärtnern, und alle Arten von Pflanzen, vor allem eßbare, zu kultivieren.

Das hexagonale Megastrukturgitter des Turms enthält Treibhausräume ebenso wie Orte für Menschen, um sich zu treffen und Kontakte zu knüpfen.

Die Struktur bietet eine Reihe von nachhaltigen Systemen wie einer Armee von Windenergieanlagen, die oben sitzt und ein Regenwassersammelsystem, um die Ernten in ihr Wasser.

Jedes Sechseck ist 8 Stockwerke hoch und beinhaltet 8 Maisonette-Wohnungen.

Oben auf dem Turm sammeln vierzehn Windturbinen genug Energie, um pro Jahr 420.000 kWh Strom zu erzeugen. Vorgesehen sind Darrieus-Rotoren des Modells Quiet Revolution QR12, die durch ihre sehr schmalen, S-förmig geschwungenen Blätter auffallen (s.d.).

Zu dem Nachhaltigkeitskonzept des Turmes zählen darüber hinaus ein Regenwassersammel-System sowie Permakultur-Systeme.


Im gleichen Monat wird in den Fachblogs ein Hochhaus der britischen Architekten David Arnold und Alexa Ratzlaff vorgestellt, das ausreichend Strom für 2.000 Wohnungen generieren kann.

Der Wind Tower ist ein spiralförmig Megastruktur, die aus einem Gitter aus gedrehtem Stahl und Beton aerodynamisch so geformt ist, daß sie die vorherrschenden Windströmungen optimal aufnimmt.

Um den Kern in der Mitte des Turmes, der Systeme zur vertikale Zirkulation und Lagerflächen enthält, sind spiralförmig eine Reihe von Plattformen angebracht, die eine Vielzahl von Anwendungen erlauben und Gewerbe-, Wohn-, institutionelle und Freizeiteinrichtungen beherbergen werden.

Obenauf sollen 45 m durchmessende Turbinen Strom generieren, wobei werde gesagt wird, wieviele es sein sollen, noch wird ihr Typ angegeben.


Das dritte Objekt im Oktober 2010 ist die bereits 1969 fertiggestellte San Diego-Coronado Bay Bridge, die mit ihrer 4 km langen gebogenen Form, die von 30 Trägern abstützt wird und über der Fahrrinne ein Höhe von 60 m erreicht, zu einem Symbol der Gegend von San Diego geworden ist.

Ein internationales Team, bestehend aus dem in London lebenden Künstlers Peter Fink von Form Associates, dem Lichtdesigner Mark Major von Speirs + Major, und dem Büro Happold in Los Angeles wird nämlich als Sieger des Wettbewerbs um das größte Grüne-Energie-Beleuchtungsprojekt in Nordamerika gekürt. 

Das siegreiche Konzept sieht das Beleuchten der Brücke mit einer programmierbaren LED-Beleuchtung vor, wobei sich variable Geschwindigkeit des Verkehrsflusses, seine Richtung und Intensität durch den programmierbaren Wechsel von farbigem Licht ausgedrückt wird. Die Beleuchtung wird aber auch auf vorbeifahrende Schiffe reagieren.

Daß ich das Projekt an dieser Stelle erwähne liegt daran, daß der Strom für das Ganze aus Windkraftanlagen erzeugt werden soll, wobei allerdings nicht klar ist, ob diese Anlagen an der Brücke selbst installiert werden sollen - oder ob es sich dabei um eingekauften Windstrom handeln wird. Zu gegebener Zeit werde ich mehr darüber im Kapitel über die LEDs berichten (s.d.).


Für Shanghai World Expo im Oktober 2010 werden mehrere kleine und leuchtend-bunte Pavillons als Kunstinstallation gebaut, die von der in Shanghai ansässigen Firma Taranta Creations von Enrico Taranta entworfenen worden sind.

Die Pavillons werden unter dem EXPO-Motto ,Better City, Better Life als Teil des Bailianjing Park, einer neu benannten Grünfläche entlang des Huangpu-Flusses, gebaut. Die Strukturen stehen dabei hoch auf Stelzen, als stille Erinnerung an das Hochwasser-Potential entlang dieses Flusses.

Während die meisten Pavillons nach Abschluß der Expo wieder abgerissen werden, bleiben Tarantas von Windrotor-Bäumen gekrönten Strukturen jedoch bestehen, und werden inzwischen von den Stadtbewohnern für Freizeitaktivitäten wie Karaoke, Spiele, Picknick und Musik genutzt.

Inspiriert durch die Vielfalt der chinesischen Freizeitkulturen ist jede Skulptur für eine bestimmte gedacht. Eine davon wird beispielsweise mit Mikrofonen und einem Bildschirm ausgestattet, um für Karaoke-Singen verwendet zu werden, während eine andere mit Tabletts enthält, um Schach und Kartenspiele vorrätig zu halten. Ein dritter Pavillons ist speziell für den heißen Sommer eingerichtet, denn hier können die Besucher Flaschen mit Getränken kühlen lassen, während die vierte Installation als Jukebox-Skulptur tanzbare Melodien von sich gibt.

Den Strombedarf des Ganzen sollen die Windenergieanlagen decken, die in der Nacht auch für die Beleuchtung des Parks sorgen.


Im November 2010 werden gleich mehrere Hochhaus-Konzepte veröffentlicht, die es verdienen hier aufgeführt zu werden, und bei es sich um Beiträge zur Taiwan Tower Competition handelt.

Tower of Power Grafik

Tower of Power
(Grafik)

Die Stadt Taichung sucht über diesen Wettbewerb Vorschläge für einen ikonischen neuen Turm, der als Wahrzeichen und Symbol für Taiwans Geist dienen soll – und wird mit 237 Entwürfen aus 25 Ländern beglückt. Viele davon implementieren Windenergie-nutzende Systeme.

Der nachhaltige Turm namens Tower of Power von NL Architects aus Amsterdam beispielsweise, bei dem es sich um einen 300 m hohen freistehenden Turm mit Sightseeing- und Erholungsfunktionen handelt, erzeugt ca. 8 MW aus der Windkraft, wozu er über 2.000 Windturbinen verfügt.

Diese sind an seine Exo-Skelett-Struktur montiert, die den Turm wie ein strukturelles Netz umgibt, das zusammen mit Kern des Gebäudes für die erforderliche Stabilität sorgt.

Die Struktur als solche erinnert an Bambus-Webarbeiten oder Bambus-Gerüste, bei denen das Weben bzw. verbinden ein kompliziertes Muster von Hohlräumen erschafft, die nun durch die schon häufiger gesehenen Vertikaleachsen-Windkraftanlagen belegt werden, die sich gerade bei Designern und Architekten äußerst großer Beliebtheit erfreuen.

Ein zweiter Beitrag von NL Architects zu dem selben Wettbewerb trägt übrigens den Titel Tower of Change, da seine Höhe veränderlich ist. Da er jedoch keine Windnutzung beinhaltet, wird er hier auch nicht näher betrachtet.


Eine ähnliche Hülle soll auch der 350 m hoch geplante Wolkenkratzer des in Peking ansässigen Architekturbüros Decode Urbanism Office bekommen.

Auch hier soll die von der Pflaumenblüte inspirierte Fassade mit Tausenden von kleinen 3-Blatt-Windenergieanlagen bestückt werden, die wie Wetterfahnen auf jede Änderung von Richtung und Intensität des Windes reagieren, und in der Lage sind genügend Energie zu erzeugen, um das gesamte Gebäude mit Strom zu versorgen.

Jeder Generator verfügt über ein eigenes LED-Licht, das einen kleinen Teil der Fassade des Taiwan Wind Tower beleuchtet, und zwar mit einer Intensität, die von der Menge der erzeugten Energie abhängt. Dies erzeugt an- und abschwellende Lichtströmungen, die über die hügelige Fassade reisen.

Daher kann die Farbe der Leuchten auch eingestellt werden, um der Änderungen der Temperatur und der Jahreszeit zu entsprechen.


Das in Portugal beheimatete Büro OODA Architecture beteiligt sich gemeinsam mit dem peruanisch-amerikanischen Studio OOIIO, mit Sitzen in Lima und Madrid, ebenfalls an dem Taiwan Tower Design-Wettbewerb.

Taiwan Tower Grafik

Taiwan Tower
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Ihr Beitrag unter dem Namen Taiwan Tower erhält aufgrund seiner einzigartigen Architektur und den eingesetzten Green-Building-Strategien einen Ehrenpreis.

Die Form des über 350 m hohen, markanten Turmes ist von Taiwans Diamantenindustrie, der traditionellen Origami-Technik, dem Eiffelturm sowie von dem Stern inspiriert, der Teil von Taiwans Flagge ist.

Die Kombination dieser visuellen Symbolen ergibt ein großes, sternförmiges und vielseitig zu nutzendes Gebäude, in dessen Spitze sich eine große Vertikalachsen-Windkraftanlage befindet. Diese soll auch die Strömung der nach oben aufsteigenden warmen Abluft nutzen.

Weitere Features sind Tageslicht- und automatische Beschattungssysteme, eine mit Fotosensoren gesteuerte Hochleistungsbeleuchtung, Fußbodenheizungen, ein Regenwasser-Sammelsystem, wassersparende Armaturen und Innengartenräume.

Die Öko-Turm soll Büros der Stadtverwaltung von Taichung beherbergen, Freizeit- und Erholungseinrichtungen, Einzelhandel- und Bildungszentren, sowie das neue Museum für Stadtentwicklung.


Auch der Wettbewerbsbeitrag des französischen Büros OFF Architecture integriert die Nutzung der Windenergie.

Vorgeschlagen wird ein nachhaltiger Turm, der das Taichung-Becken überwacht und als Observatorium für das zentrale taiwanesische Ökosystem dient, welches sich von dem Zentralmassiv bis zum Südchinesischen Meer erstreckt. Als Schätzpreis für den Bau werden 98,5 Mio. $ angegeben, von denen 15 Mio. $ auf die Fassade entfallen.

Die mit einer Neigung von 2° gebaute 350 m hohe Struktur namens Taichung Echo Wind Tower verfügt nämlich über ca. 2 Mio. aufgehängte dünne Metallblätter, die sich im Wind bewegen.

Damit zeigt die Fassade die Muster der Luftströmungen als monumentalen Ausdruck des natürlichen Kontext und der unmittelbaren klimatischen Bedingungen.

Außerdem wird der Wind verwendet, um 64 interne spiralförmige Windenergieanlagen zu betreiben, die den gesamten Energieverbrauch des Turmes decken sollen. Diese werden pro Stück mit 30.000 $ beziffert, nähere technischen Angaben gibt es aber nicht.

Nach Einbruch der Dunkelheit kann die Struktur auch als gigantischer, vertikaler Bildschirm mit 2 Millionen Pixel-LEDs dienen, um für diverse digitale Visualisierungen verwendet zu werden.


Um das Thema der Taiwan Tower Competition abzurunden: Keiner der o.g. Beiträge gehört zu den Gewinnern. Diese sind aber auch nicht uninteressant.

Floating Observatories Grafik

Floating
Observatories
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Inbesondere der 1. Preis, der an ein Turmdesign unter dem Namen Floating Observatories von Dorin Stefan/DSBA, Mihai Bogdan Carciun und dem Team von upgrade.studio aus Rumänien geht, gefällt auch mir recht gut – denn dabei handelt es sich um ein Hochhaus, an dem Zeppelin-artige Aufzüge, die als Aussichtsplattformen dienen, an einem zentralen Stamm nach oben und nach unten gleiten.

Die Bezeichnung ,schwebende Observatorien wird gewählt, weil die jeweils 50 bis 80 Personen fassenden mittels Heliumballons selbsttragend sind. Hergestellt sind sie aus leichten, der Raumfahrzeugindustrie entlehnten Materialien, und das vertikale Gleiten erfolgt entlang einer senkrechten Schiene innerhalb eines starken elektromagnetischen Feldes.

Den Grafiken ist zu entnehmen, daß dies anscheinend mittels Propellern geschehen soll, was die Aufzüge den Luftschiffen noch ähnlicher macht.

Auch bei diesem Entwurf soll die elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen produziert werden, zum einen durch ein System von Axialturbinen, die entlang des vertikalen, zentralen Kerns angeordnet sind, und zum anderen durch nachführbare Photovoltaik-Module über die gesamte Höhe des Turmes. Und zur Beheizung der Gondeln wird an ein System gedacht, das von ihrem PV-sensitiven Hüllenmaterial mit Leistung versorgt wird.

Daneben soll das Regenwasser aller Plattformen gesammelt werden, es gibt es eine Reinigungsstation, und im Keller ist ein Geothermie-Kraftwerk vorgesehen, das den Basisbereich des Turmes in der kalten Jahreszeit beheizt und für Warmwasser sorgt.

Der 2. Preis geht an das in London ansässige Architekturbüro Cook Robotham von Sir Peter Cook und Gavin Robotham für ihren Tower of Droplets, der von der Schaffung von Energie inspiriert ist, und in erster Linie der Algenzucht dient, um daraus Bio-Kraftstoff zu machen – während den 3. Preis ein Team bekommt, das aus VOID_7 aus Madrid, und p96d aus Tel Aviv besteht, und den Entwurf eines Exoskelett-Turms namens Wind Firefly einreicht.

Auch hier wird von Solarzellen sowie Tausenden kleiner und mittlerer Windkraftanlagen gesprochen, welche die LEDs zur Gebäudebeleuchtung mit Strom versorgen sollen, ohne daß es aber nähere technische Details dazu gibt.


Unter den anderen Projekten, die im November 2010 veröffentlicht werden, sticht ein Hochhausprojekt der Dayco Holding Corp. aus Coral Gables in Florida hervor, das für Miami geplant ist und eine Gesamthöhe von über 300 m erreichen soll.

Auch hierbei geht es um einen nachhaltigen Turm, der erneuerbare Energiequellen ernten soll, um sich selbst und umliegende Verbraucher zu versorgen.

Die etwas großspurig Solar Universe getaufte Struktur ist für den Tourismus, Erholung, Bildung und Unterhaltung gedacht, und besitzt an der Spitze eine geschlossene Aussichtsplattform.

Hier finden die Besucher eine Wohnzimmeratmosphäre vor, in der sie sich hinsetzen und über grüne Energie lernen können, wobei sie gleichzeitig die herrliche Aussicht auf South Florida genießen.

Der Wolkenkratzer wird eine Vielzahl von erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie, Windenergie, Wasserkraft und Biomasse nutzen, um all die Energie, die er braucht, zu produzieren.

Die Windgeschwindigkeiten in einer Höhe von etwa 300 m sind ideal für Windkraftanlagen, und darüber hinaus zählt Florida zu den Top-Staaten mit einem Höchstbetrag an Sonne, so daß die Bedingungen für die Nutzung der Solarenergie ebenso ideal sind.

Hierfür soll eine neue Technologie namens Hydrorise genutzt werden, die von einer Firma High Point Energy entwickelt wurde, und mit der Regenwasser kinetisch gut 200 m hoch in einen Vorratstank gepumpt werden kann. Von hier aus hat Wasser die Möglichkeit, wieder zu fallen und über eine Mikro-Wasserkraftturbine Elektrizität zu erzeugen. Leider läßt sich nichts genaueres darüber finden, auch die Firma scheint es nicht mehr zu geben.

Die Entwickler gehen davon aus, daß der Turm bis zum Sommer 2013 gebaut wird – was bislang jedoch nicht geschehen ist.

Smart Tower Grafik

Smart Tower
(Grafik)


Ein etwas verrückter, aber für urbane Zentren möglicherweise dennoch sinnvoller Turm, der ebenfalls in diesem Monat vorgestellt wird, stammt von dem Design-Studenten Roberto Dei Lidi aus Gäufelden in Deutschland.

Die Idee des Smart Tower besteht aus einem Parksystem für das Car-Sharing von Elektro-Fahrzeugen, wobei das Konzept den berühmten Smart-Turm aufgreift und ihn für den Einsatz als automatischen Parkassistenten und Ladestation ergänzt.

Parklifte und drehbare Module ermöglichen eine platzsparende Verstauung und Zuordnung der einzelnen Fahrzeuge. Das zukunftsorientierte Gesamtkonzept setzt dabei von der technischen Seite her auf erneuerbare Energie in Form von Solar-Paneelen sowie (den üblichen) vertikalen Windkraftanlagen.


Die australische Architekturstudentin Josephine Turner wiederum stellt im November 2010 einen ganzen Wolkenkratzer-Komplex für den Stadtteil Bangaroo in Sydney vor, bei dem ein Netzwerk aus offenen Brücken (sky-bridges) erhöhte städtische Plätze miteinander verbinden soll.

Die Konstruktion des Bangaroo Sky Village charakterisiert sich durch gestapelte Dreieckformen anstatt der sonst üblichen Rechtecke, wobei die Dreieck-Strukturen gedreht werden sollen, um die scharfe geometrische Optik der Gebäude zu mildern.

Zwischen den Wohn- und den Geschäftsetagen des nachhaltigen Wolkenkratzers sind überall landwirtschaftliche Ebenen verstreut, während der Komplex mit Energie versorgt wird, welche durch die eigenen Windsegel eingefangen wird – was immer man sich darunter auch vorzustellen hat.

Auf der Grafik sind in den diversen Spitzen jedoch einige Strukturen zu erkennen, bei denen es sich offensichtlich um die immer wieder eingeplanten schmalen Darrieus-Roturen handelt.

Hauptquartier der T Bailey Inc. Grafik

Hauptquartier der T Bailey Inc.
(Grafik)


Windenergie und Architektur einmal ganz anders herum – ist der Ansatz des in Seattle beheimateten Büros Olson Kundig Architects, der ebenfalls im November 2010 in den Blogs erscheint.

Das Design des neuen, zweistöckigen Firmensitzes der T Bailey Inc., einem Konstruktions- und Fertigungsspezialisten, in der Nähe des Rohrturm-Werkes der Firma in Anacortes, Washington, ist ein beeindruckendes Bauwerk, das selbst aus Windturbinenteilen besteht und eine Reihe von effizienten Büros enthält, die mit erneuerbarer Energie betrieben werden soll.

Bei den Teilen handelt es sich in erster Linie um schwere Stahlrohre, die in horizontaler Lage den Eingang zu den Büros bilden, sowie in vertikaler Form ein Treppenhaus mit Wendeltreppe und Dachfenster in der Spitze.

In der Röhre aufgehängt ist ein großer Ventilator, der wie Windturbinenblätter geformt ist, und der zusammen mit dem Kamin die heiße Luft aus dem Gebäude zieht. Außerdem liefern Solarzellen auf dem Schrägdach des Büros Strom.

Über eine Verwirklichung des Projekts ist nichts zu finden.


Im Dezember 2010 präsentieren der Architekt E. Kevin Schopfer aus Boston, Massachusetts, und die Firma Tangram 3DS aus Kittery, Maine, ihreVorstellung, wie man eine bessere und nachhaltige Infrastruktur für Haiti aufbauen kann, nachdem das Land im Jahr zuvor von einem schrecklichen Erdbeben heimgesucht worden war – und viele Bürger noch immer in den Trümmern leben.

Die Idee manifestiert sich in einer schwimmenden Stadt namens Harvest City, auf der die Menschen Lebensmittel produzieren und Kleinindustrien betreiben sollen.

Die Ansammlung von Inseln würde eine voll funktionsfähige Gemeinschaft von 30.000 Einwohnern bilden, die auf den Prinzipien der Arcology beruht, einer Mischung aus Architektur und Ökologie, und einen wichtigen Akteur bei der Erholung Haitis darstellen könnte.

Die Stadt würde aus einer Vielzahl verbundener, schwimmender Module bestehen, die einen Durchmesser von 3,2 km überspannen, wobei zwei Drittel der der Landwirtschaft, und ein Drittel der Leichtindustrie gewidmet sein würde.

In vier Zonen unterteilt, und durch ein gerades Kanalsystem miteinander verbunden, sollen Viertel aus vierstöckigen Wohnanlagen entstehen, während der Außenrand der Stadt aus einer Kette kreiseförmiger Kornfelder mit sekundären Zubringerkanälen besteht. Hier stehen auch vier Gruppen von jeweils vier Windkraftwerken. Dazu sind auf einigen der Grafiken auch verstreut kleine Senkrechtachser zu sehen, die in der Beschreibung aber nicht explizit erwähnt werden. Stadtzentrum, Schulen, Büros und öffentlicher Raum befinden sich im inneren Hafenbereich.

Die schwimmenden Inseln sollen durch Kabel am Meeresboden befestigt werden. Sie sind entworfen, um Hurrikane und Taifune zu überstehen, wozu ein niedriges Profil, geringer Tiefgang und Wellendämpfungsglieder beitragen sollen.


2011


Dieses Jahr beginnt mit dem Design eines Energieturmes, der von Farm Architecture and Research aus Portland, Oregon, stammt und im Februar 2011 veröffentlicht wird.

Das Konzept ist für die Stadt Detroit entworfen und zielt darauf ab, eine Beschäftigung für obdachlose Menschen zu bieten – in Verbindung mit der Gewinnung von grüner Energie für eine saubere und emissionsfreie Umgebung.

Der Power Tower wartet mit einer Windmühle an der Spitze, sowie mit Photovoltaik-Modulen an den Seiten auf, während sich im Inneren vertikale Gemeinschaftsgärten stapeln, wo Lebensmittel für die Gemeinschaft produziert werden sollen.

Zur Lagerung und Bereitstellung von natürlichem Süßwasser, das zur Bewässerung dieser urbanen Gärten benötigt wird, gibt es ein Zisternensystem, das an eine Regenwasser-Sammelanlage angeschlossen ist.

Bislang gibt es nur einige Grafiken, von einer Umsetzung ist noch nichts zu sehen.


Im März 2011 wird der Gewinner der Skyscraper Competition bekannt gegeben, den die US-amerikanische Architekturzeitschrift eVolo veranstaltet. Es handelt sich um die französische Architektenagentur Atelier CMJN aus Paris.

LO2P Grafik

LO2P (Grafik)

Die Designer Julien Combes und Gaël Brulé hatten mit den LO2P einen Wolkenkratzer mit Gewächshäusern als grüner Lunge für Neu Delhi konzipiert. Als wichtiges Baumaterial sollen recycelte alte Autos genutzt werden.

Das Gebäude besitzt eine gigantische Windturbine, die wie ein aufgehängtes großes Rad aussieht, und für die Initiatoren des Projekts auch Symbolcharakter hat. Für sie ist LO2P eine Metapher für „Kreisläufe, für die Produktion von Sauerstoff, und für einen wirklichen Wandel in der Beziehung zwischen Mensch und Natur“.

Die Luftverschmutzung in Neu Delhi soll dabei auf zwei verschiedenen Wegen reduziert werden. Zum einen gibt es in der Basis des Turms ein System rotierender Filter, die der Luft Schmutzartikel und Kohlenoxid entziehen, wobei das Kohlenoxid für die ins Projekt integrierten Gewächshäuser genutzt wird. Hier dient es dem Wachstum von Pflanzen, die Sauerstoff produzieren, der wiederum an die Umwelt abgeben wird. Und zum anderen sollen diese Pflanzen als Basis für die Produktion von Biotreibstoffen genutzt werden.

Zur Energieversorgung werden neben der Windkraft auch Solar-Paneele an der Außenfassade genutzt.


Eine weitere vertikale Farm mit Windkraftanlage, mit der in der neuen Zeit Landwirtschaft betrieben werden soll, und die im März 2011 in den Blogs präsentiert wird, ist die Dallas Skyfarm.

Während die oberen Ebenen Nahrung produzieren, wobei flache Hydrokultursysteme zum Einsatz kommen sollen, können die unteren Ebenen, die größere Bäume beherbergen, auch als Grünanlagen verwendet werden. Dazu gibt es ein Regenwasser-Sammelsystem.

Dafür, daß konsequent grüne Energie produziert und genutzt wird, sollen Windkraftanlagen sorgen, die auf den Grafiken allerdings nicht zu sehen sind.

Das Konzept stammt von dem Designer Davin Tanasa aus Shanghai, China, und wird als Teil des Real Sites, Research, Communities Design Studio an der University of Melbourne entwickelt.

Tree of Life Grafik

Tree of Life
(Grafik)


Unter dem Namen Tree of Life wird ebenfalls im März 2011 ein nachhaltiger Wolkenkratzer gezeigt, der als selbständiges Ökosystem agieren soll, in dem die Bewohner leben und arbeiten sollen.

Auch dieser Entwurf von Svirid Denis und Gudzenko Anastasiya aus der Ukraine ist ein Beitrag zur 2011 Skyscraper Competition, wo er mit einer Lobenden Erwähnung ausgezeichnet wird.

Analog zu einem Baum, wird die ,Wurzel oder Basis ein geothermisches Kraftwerk für die Produktion von Energie enthalten, zusammen mit einer unterirdischen Wasserreinigungsanlage.

Der Hauptkörper oder der ,Stamm wird von zwei verschiedenen, aber miteinander verflochtenen Bauelementen durchdrungen sein, die für die strukturelle Stabilität sorgen.

Die oberen Ebenen des Stammen die wichtigsten öffentlichen Bereiche der Verwaltungs-, Freizeit- und Bildungszonen beherbergen, während die einzelnen Etagen durch pneumatische Aufzüge miteinander verbunden sind.

Zahlreiche überhängende Gehäuse sollen wie Terrassen als landwirtschaftliche Gewächshäuser dienen, und für die saubere Energieerzeugung werden integriere PV-Paneele und Windturbinen sorgen. Diese erscheinen auf den Grafiken als mehrfach hintereinander gestaffelte, horizontale 4-Blatt-Rotoren, ohne daß es dazu aber weitere Angaben gibt.


Ebenfalls im März 2011 erscheint ein ehrgeiziger Masterplan für die Stadt Inglewood im Los Angeles County, Kalifornien, den einige ehemaligen Mitarbeiter des Architekturbüros Gehry entwickelt haben.

Der Vorschlag wird bei der Living City Competition eingereicht, einem mit 125.000 $ ausgestatteten Wettbewerb für Visionen einer Stadt, die an strengen Umweltstandards festhält.

Die Architekten des in Inglewood selbst beheimateten (fer) Studio wollen in diese depressive Stadt Kaliforniens mit ihren 112.000 Einwohnern eine breite Schneise schlagen – um sie in eine laubbedeckte, nahverkehrsgeeignete, mit natürlichem Quellwasser gespeiste Öko-Oase verwandeln, die dazu auch noch mit Energie aus dem Wind versorgt werden soll. Einen großen Teil der Neugestaltung soll ein System der urbanen Landwirtschaft bilden.


Im April 2011 wird eine Installation von Trevor Lee und Clare Olsen präsentiert, die für Abu Dhabi entworfen wurde.

WindNest Grafik

WindNest (Grafik)

Der Beitrag WindNest für die Land Art Generator Initiative (LAGI) Competition 2010 verbindet Ästhetik mit sauberen Energieerzeugung, und soll am Standort Nr. 2 in zwischen den Inseln Saadiyat und Yas errichtet werden.

Die mehrsträngige Struktur ist zum Teil mit dem Boden verwurzelt,  teils schwebt sie in der Luft, um Sonnen- und Windenergie aufzunehmen.

Sie soll der Aufrechterhaltung des ökologischen Gleichgewichts in der Umgebung dienen, und ist deshalb mit einem Netz von sogenannten Windsack-Windturbinen ausgestattet, von denen es allerdings kaum Details zu erfahren gibt.

Das einzige, was die Designer darüber veröffentlichen, ist, daß ein Drittel der energierzeugenden Windsäcke mit einem Solar-Gewebe umhüllt sein soll, damit sie auch die Sonnenenergie nutzen können. Zusätzlich dazu ist jeder der Säcke mit einem Turbine ausgestattet.

Für die verschachtelten Elementen werden handgewebte, natürliche und leichte Materialien verwendet. Für das Fundament sollen Stäbe aus Karbonfasern in den Boden eingesetzt werden, während das verknüpfende Seile-Netzwerk selbst aus UV-beständigen und leichten Teflon-Fasern bestehen soll.


Unter dem Titel ,modernste Moschee Deutschlands erscheint im Juni 2011 in der Presse ein Bericht über ein Neubauprojekt mit einer ausgefallenen Architektur in der Stadt Norderstedt in Norddeutschland.

Das Gotteshaus wurde für die Türkische Islamische Gemeinde zu Norderstedt als Begegnungszentrum entworfen, samt Büros, Läden und Café.

Das etwa 2,5 Mio. € teure Bauwerk des türkischem Architekten Selcuk Ünyilmaz mit einer Nutzfläche von 1.300 m2 soll mit zwei Minarette von jeweils 22 m Höhe ausgestattet werden.

Diese bilden denn auch einen Teil des Selbstversorger-Energiesystems der Moschee, da in ihnen Windenergieanlagen mit einem Durchmesser von jeweils 1,50 m Durchmesser untergebracht sind, die mindestens 30 % des Energiebedarfs decken sollen. Einen weiteren Teil der benötigten Energie sollen Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach erwirtschaften.

Dabei sollen die von außen sichtbaren, vertikal angebrachten Rotorblätter aus Glas bestehen, um Licht- und Schatteneffekte zu ermöglichen, die sich mit den Ornamenten der Glasoptik der Fassade des Hauptgebäudes vermischen.

Die geplante Baustart sollte eigentlich schon im Sommer 2012 erfolgen, kann aus finanziellen Gründen jedoch noch nicht beginnen, denn bislang fehlt ein Geldgeber für das Millionenprojekt. Sollten die finanziellen Mittel für den Bau zusammenkommen, wäre die Windkraft-Moschee weltweit wohl die Erste ihrer Art.

Dem Stand von Ende 2014 zufolge befindest sich das interessante Projekt noch immer in der Schwebe.


Ebenfalls im Juni 2011 werden von Core77 die besten Konzepte veröffentlicht, die ein interner Wettstreit der Designstudios von frog design inc. erbracht hat.

Design Chicago

Design Chicago
(Grafik)

Der erste Wettbewerb der neuen Future or Fiction Reihe dreht sich um den Energiesektor, und hier speziell um den Einsatz der Windenergie.

Die Designer sollten sich innovative Wege und unerwartete Lösungen ausdenken, wie Windkraft in bereits vorhandener Infrastruktur, oder in neu zu bauende Infrastruktur einbezogen werden könnte.

Das Siegerkonzept wird dann mit den Engineering-Möglichkeiten von frog ausgearbeitet, indem durch eine technische Machbarkeitsbewertung, eine CAD-Simulation, und möglicherweise sogar eine Modellerstellung zur Bestätigung des Konzepts, ein realisierbares endgültiges Design entworfen wird.

Unter den nun gezeigten Konzepten befinden sich Vorschläge wie die Tribeca-Wand, die aus einer Vielzahl winziger Plättchen besteht, die sich im Wind bewegen und Leistung für die Beleuchtungsinfrastruktur bereitstellen; oder eine Düsseldorf genannte Installation, die aus einer Reihe von ebenso einfachen, segmentierten Senkrechtachsern besteht.

Bei dem Konzept Chicago werden die Ecken von Hochbauten mit windnutzenden Paddeln bestückt, die durch Seepferdchen inspiriert sind; Während der Pisa genannte Entwurf einen Zweckbau darstellt, der mittels seiner ,Windrad-Etagen, genügend Energie erzeugen soll, um die stromhungrigen Rechenzentren in dem Gebäude zu versorgen. Und unter dem Titel Umea wird ein Entwurf gezeigt, bei dem die Pylone von Viadukten und Brücken, die oftmals starkem Wind ausgesetzt sind, von Anfang an als gleichzeitige Träger von Windkraft-Großanlagen geplant werden.

Sky Lantern Tower Grafik

Sky Lantern Tower
(Grafik)

Bislang ist es mir nicht gelungen herauszufinden, welcher dieser Entwürfe letztlich das Rennen gemacht hat – und ob es bereits zu einer weiteren Bearbeitung gekommen ist.


Ein weiteres, sehr individuelles, Design trägt den Namen Sky Lantern Tower, und stammt von dem Architekten Forrest Fulton aus Birmingham, Alabama. Es wird im Juni 2011 in den Blogs präsentiert.

Anstatt mit einem Aufzug werden die Besucher seines Aussichtsturmes mittels vier Helium-Ballons, und unter minimalem Einsatz von Material und Energie, 300 m hoch gehoben, wobei jeder Ballon in der Lage ist, 20 - 30 Passagiere zu befördern.

Die Idee dazu basiert auf dem taiwanesischen Tradition, fliegende Laternen in den Himmel zu entlassen – die hier allerdings auf einen städtischen Maßstab erweitert wird.

Das Bauwerks selbst übernimmt seine schlanke Form aus der strukturellen Logik des Bambus. Die Teilglieder, die sich in der Mitte und oben treffen, um die Struktur zu verspannen, verjüngen sich von 4 m im Durchmesser an der Basis, bis auf 0,5 m an seiner Spitze. Errichtet werden diese Elemente aus gewalzten Edelstahlplatten, ähnlich einer Fahnenmast-Konstruktion.

Außerdem soll das Gebäude Taichung mit sauberer Energie versorgen, wobei von der Spitze der Struktur aus mehrere Höhen-Windkraftanlagen zu Einsatz kommen, über die es aber eine nähern Details gibt. Auf den Grafiken ist allerdings ein Modell der Firma Magenn zu sehen (s.d.).


Im Juli 2011 wird in den Blogs ein Design von Michael Davies und seiner 2009 gegründeten Firma Daedal architecture ltd. aus Neuseeland vorgestellt, das den Namen Generic Warehouse trägt.

Das einfach und doch dynamisch gestaltete Projekt wird als ein nachhaltiges Lagerhaus für Logistik-Unternehmen entwickelt, dessen Energie durch senkrechte und waagrechte Windenergieanlagen erzeugt wird.


Der Architekt Vikas Pawar aus New Delhi, Geschäftsführer von Rethinking The Future (RTF), einem Zentrum der Dienstleistungen für Architektur und Design, präsentiert im August 2011 ein Wolkenkratzer-Konzept, das für die Bürger von Noida in Indien sauberes Wasser, Nahrung und Energie bereitstellen soll.

Eco Skyscraper Grafik

Eco Skyscraper
(Grafik)

Die beiden gegenläufigen Wendeltürme des Eco Skyscraper haben mehr als nur ästhetische Funktionen, denn sie sollen als vertikale Farmen dienen, die durch ein ausgeklügeltes System von Hydrokulturen feuchte Luft in Trinkwasser umwandeln. 

Zusätzlich zu der Trinkwasserversorgung ihrer Einwohner soll die autarke, vertikale Stadt auch Strom aus erneuerbaren Energiequellen wie Wind und Sonne bereitstellen.

Das Gebäude ist aus modularen Einheiten konzipiert, die kostengünstig und effizient hergestellt und dann schnell vor Ort zusammengebaut gebaut werden können, und die Mischnutzung mit hoher Dichte bietet Platz für Gewerbeflächen, Büros und Wohnungen, während der vertikale Versatz der einzelnen Einheiten diese jeweils mit einer Dachterrasse ausstattet, auf der Lebensmittel angebaut werden können.

Die Laufstege, welche die oberen Ebenen der beiden Türme verknüpfen, sind mit vier Windkraftanlagen bestückt, über die es allerdings keine näheren Details gibt.


Die bislang größten Rotoren hat wohl der Entwurf des Architekten Vincent Callebaut aus Paris, auf den u.a. auch das Konzept Ecocoon zurückgeht (s.o.).

Sein zukunftsweisendes Design mit dem Namen Bionic Arch, das im September 2011 in den Blogs vorgestellt wird, ist für den neuen Masterplan ,Taichung-Gateway - Active Gateway City gedacht, und soll eine urbane Oase für Lifestyle, Innovation, Kultur und die biologische Vielfalt im Herzen von Zentral-Taiwan bilden.

Es gibt zwar keinerlei technischen Informationen über den Typ der drei riesigen vertikalen Windkraftanlagen, die übereinander angebracht gleichzeitig auch die Achse des gesamten Bauwerks bilden, doch den Grafiken ist immerhin zu entnehmen, daß der Architekt an leicht gedrillte Darrieus-Rotoren denkt, wie sie bislang kommerziell aber nicht angeboten werden.

Daneben soll der massiv begrünte Turm auch die Solarenergie und die Geothermie nutzen.

Antillen Gothic Grafik

Antillen Gothic
(Grafik)


Ebenfalls im September 2011 wird das Konzepthaus Antillen Gothic gezeigt, das auf die 2009 gegründete Firma Amonle Studio Workshop Inc. auf Barbados zurückgeht, welche eine grüne und tropische Lebensweise vorschlägt, die im karibischen Architektur-Stil verwurzelt ist.

Das neue Zuhause ist ein Öko-Konzept, das seinen Ursprung in der Gestaltung und Anordnung des ,Shotgun House hat, das man vom Süden der USA, über die Karibik bis nach Westafrika findet.

Im Mittelpunkt der Planung stehen vier Ziele: Das Haus soll aus Bambus und ähnlichen erneuerbaren Materialien aufgebaut werden; es soll leicht von Mitgliedern der Gemeinschaft, wo es sich befindet, konstruiert werden können; es soll katastrophensicher sein (Erdbeben, Wirbelstürme und Überschwemmungen); und es soll die Nutzung von natürlichem Licht, Belüftung und sauberem Wasser maximieren.

Hierfür verfügt das Haus über einer zweite ,Dachschicht, die der Abschirmung und Zirkulation dient, sowie über große Fässer und eine überdimensionierte Regenrinne, um Wasser zum Waschen, Säubern und zur Bewässerung zu sammeln.

Und auch hier wieder ist eine vertikale Windkraftanlage besonders dominant, die im vorliegenden Fall in der Lage sein soll, pro Jahr 7.500 kWh Strom zu erzeugen.

Das Konzept gewinnt bei den 2011 Caribbean Construction Awards den ersten Preis in der Kategorie Innovation.


Im gleichen Monat September 2011 sieht man auch ein Kunst-Wand-Projekt der Designers Yongpeng Shen, das für die pulsierende und kreative Southbank-Gegend von Melbourne in Australien gedacht ist.

Hinter der Fassade der Art Wall stecken eine Kunstbibliothek, Studios und Galerien, außerdem soll das Gebäude auch Wohn- und Gewerbeflächen beherbergen.

Hier aufgeführt wird das Projekt aufgrund der Integration einer Windkraftanlage in die künstlerisch gestaltete Fassade.

Ob das Projekt umgesetzt wird, ist bislang noch nicht entschieden.


2012


Falls es so aussieht, als würde es aus den folgenden Jahren weniger Projekte geben, so liegt dies u.a. daran, daß ich nicht auch noch die X-te Variante derselben Ansatzes präsentieren möchte. Dennoch gibt es auch 2012 einige Entwürfe, die eine Darstellung verdienen.

Bereits im März erscheint in den Blogs die Meldung, daß die Philadelphia Eagles in Partnerschaft mit der Energiefirma NRG planen, bis Dezember auf ihrem Stadion mehr als 11.000 Solarpanels mit insgesamt 3 MW sowie 14 Mikro-Windkraftanlagen zu installieren.

Ähnliche Pläne waren schon im Jahr 2010 angekündigt worden, als der Verein gemeinsam mit einem anderen Partner, der in Florida beheimateten BlueSolar, 80 spiralförmige Windturbinen von jeweils 6 m Höhe installieren wollte – was sich aber bereits in der Planungsphase als völlig unwirtschaftlich erwies. Ich habe dieses Projekt bereits bei den entsprechenden Helix-Savonius-Rotoren aufgeführt (s.d.).

Dem aktuellen Plan zufolge sollen diesmal effektivere Darrieus-Rotoren der New Yorker Firma Urban Green Energy (UGE) auf die Tribünen des Lincoln Financial Field kommen, aufgeteilt in zwei Gruppen von jeweils 7 Anlagen.

Die 4,5 m großen und knapp 450 kg schweren Windräder helfen den mehr als 11.000 PV-Paneelen auf dem Dach, über einigen der Parkplätze, und an der Seite des Gebäudes, an einem sonnigen Tag bis zu 21.000 kWh zu erzeugen – wodurch das Stadion ab 2013 auch als das ,grünste NFL-Stadion des Landes gilt.

SFPUC-Gebäude

SFPUC-Gebäude


Eine weitere Umsetzung ist die im Juni 2012 fertiggestellte, gut 201 Mio. $ teure neue Zentrale der San Francisco Public Utilities Commission (SFPUC).

Der Entwurf der Firma KMD Architects aus San Francisco umfaßt eine Gebäudehülle mit effektiver Doppelfassade, eine große 200 kW Dachsolaranlage, ein Unterflur-Kühlsystem, eine gesunde Innenraumgestaltung für die Mitarbeiter durch Tageslichtnutzung – sowie auch gebäudeintegrierte Windkraftanlagen.

Dabei handelt es sich um kleine Vertikalachsen-Windkraftanlagen an der Seite, die seltsamerweise hinter einer Art Blende angeordnet sind (vermutlich vom Typ Windspire), sowie liegende Versionen auf dem Dach, die auf den bislang veröffentlichten Fotos allerdings nicht zu sehen sind.

Es wird erwartet, daß das 13-stöckige Bürogebäude durch Solar- und Windenergie bis zu 227.000 kWh pro Jahr, und damit rund 7 % seines Energiebedarfs selbst decken kann.

Ein besonderes Merkmal ist das ebenfalls gebäudeintegrierte Grau- und Schwarzwasser-Recycling-System der Firma Worrell Water Technologies LLC aus Charlottesville, Virginia – denn deren Pflanzenkläranlage namens ,Living Machine, befindet sich teilweise in der Lobby des Bürogebäudes, während der Rest in den Landschaftsbau außerhalb des Gebäudes integriert ist.

Sato-Patent Grafik

Sato-Patent
(Grafik)

Dabei ahmt das computergesteuerte System ein Gezeitenfeuchtgebiet nach, eines der produktivsten Ökosysteme der Natur, indem sich innovative Wissenschaft und Technik mit Pflanzen und nützlichen Mikroorganismen verbinden.


Im Juli 2012 erhält der japanische Erfinder Shigeru Sato aus Saga das Patent für einen Vertical wind collector and redirecting tower (US-Nr. 8.232.665, angemeldet 2007; vgl. EP-Nr. 2096304).

Bei dem bislang nicht umgesetzten Konzept handelt es sich um die Umwandlung eines Hochhauses in einen vertikalen Windkanal, dessen Außenwand von oben bis unten eine Vielzahl von Windsammelplatten besitzt, die von Führungsplatten und Einrichtungen zur Verhinderung des Rückstroms dabei unterstützt werden, einen nach unten gerichteten Luftstrom zu erzeugen, der im Fundament des Turmes angebrachte Turbinen und Stromgeneratoren antreiben soll.


Im August 2012 geht auf dem Gebäude der Oklahoma Medical Research Foundation (OMRF) in Oklahoma City die zu diesem Zeitpunkt größte Dach-Installation von Vertikal-Windkraftanlagen in den USA in Betrieb.

Auch über diesen gebäudeintegrierten Dachwindpark mit 18 Rotoren der Firma Venger Wind habe ich bereits im Kapitel Savonius-Rotoren berichtet (s.d.).


Ebenfalls im August 2012 startet an der Hochschule Zittau/Görlitz das Projekt einer Nachwuchsforschergruppe unter der Leitung von Prof. Jens Bolsius, in der Wissenschaftler aus verschiedenen Fakultäten zusammenarbeiten, um sich mit der Optimierung und Integration von Kleinwindenergieanlagen im Rahmen innovativer Gebäudekonzepte zu beschäftigen.

Ziel des aus Mitteln der EU und des Freistaates Sachsen finanzierten Projektes ist es, bis Ende der Laufzeit im Jahr 2014 Wege zu einer möglichst breiten, energetisch und wirtschaftlich effektiven, konstruktiv dauerhaften, und ästhetisch akzeptablen Anwendung von Kleinwindkraftanlagen zu finden. Die Ergebnisse der zweijährigen Forschungsarbeit werden im Dezember 2014 im Rahmen eines Abschluß-Symposiums präsentiert.

Im September 2012 berichtet die Presse, daß Forscher der Murdoch University in Westaustralien an der dreidimensionalen Modellierung urbaner Windströmungen arbeiten, um das Design und die Effizienz von kleinen Windkraftanlagen in der Stadt zu verbessern. Das Projekt wird von Doktorand Amir Bashirzadeh Tabrizi ausgeführt, der seine Ergebnisse im Juli 2014 im Fachmagazin Renewable Energy veröffentlicht (Performance and safety of rooftop wind turbines: Use of CFD to gain insight into inflow conditions).


2013


Im Februar 2013 erscheint eine zusammenfassende Kritik von Alex Wilson, der bereits im Jahr 2009 einen Beitrag veröffentlicht hatte (Does Building-integrated Wind Power Work?), in welchem er die berechtigte Frage stellte, ob die gebäudeintegrierten Windkraftanlagen wirklich eingebaut werden, um Strom zu erzeugen – oder ob es sich nicht viel mehr um eine Methode handelt, den Projekten einen oberflächlichen grünen Glanz hinzuzufügen.

Seine Argumente sind es unbedingt Wert, hier aufgeführt zu werden:

 

Ersten müssen auf Gebäuden installierte Windkraftanlagen so klein sein, daß sie die Gebäudestruktur nicht beeinflussen, womit das Energieerzeugungspotential begrenzt ist.

Zweitens erzeugen Windkraftanlagen erheblichen Lärm und Vibrationen, was besonders bei kommerziellen Gebäuden mit Stahlrahmen zu einem echten Problem werden kann, wenn sich der Lärm und die Vibrationen durch die gesamte Struktur übertragen.

Drittens erhöhen Turbinenanlagen auf Gebäuden die Kosten erheblich, da oftmals Spezialvorrichtungen erforderlich sind, während das Gewicht nach unten durch das Gebäude verteilt werden muß.

Viertens sei es ist schwer zu glauben, daß Versicherungsunternehmen die Installation von Windkraftanlagen auf Gebäuden begrüßen würden, selbst wenn diese wirtschaftlich arbeiten sollten. Aufgrund der erhöhten Haftung – oder vermeintlichen Haftung – für Rotorblätter, die aus den Windkraftanlagen fliegen, oder kollabierende und das Dach beschädigende Türme, würden die Versicherungen ihre Preise deutlich erhöhen, die dann möglicherweise sogar den Wert des erzeugten Stroms zu überschreiten.

Fünftens hat sich inzwischen immer wieder herausgestellt, daß der gesamte Wind, der um Gebäude herumwirbelt, sehr turbulent ist, während Windkraftanlagen laminare Windströmungen viel besser umsetzen können. Mit Turbulenzen kommen die meisten nicht gut zurecht.


Ein gutes Beispiel ist das im Oktober 2010 eröffnete, und bald darauf auch preisgekrönte Greenhouse im britischen Leeds, ein Gebäude für gemischte Nutzung, bei dem man im Zuge des stagnierenden Markt für gewerbliche Immobilien entschieden hatte, in Nachhaltigkeit zu investieren.

Neben Solar-Paneelen auf dem Dach, einer Geothermieanlage, energiesparende LED-Beleuchtung u.ä.m. müssen natürlich auch Windräder integriert werden.

Greenhouse

Greenhouse

Nachdem hier anfänglich fünf kleinere Rotoren über der Forderfront installiert werden sollten, wie die Konzeptgrafiken des modernisierten Gebäudes zeigen, sieht man auf aktuellen Fotos von 2013 stattdessen zwei 3-Blatt-Windkraftanlagen, die ziemlich hoch aufgeständert sind, um mit ihren Rotornaben möglichst über den turbulenten Bereich hinaus zu kommen.

In der ursprünglichen Planung soll sogar nur ein einzelner, noch größerer Rotor vorgesehen gewesen sein.

Technische Details oder Informationen über tatsächlich erwirtschaftete Strommengen habe ich bislang leider nicht finden können.


Im Mai 2013 stellt das Experimentalstudio der Firma Belatchew Arkitekter AB aus Stockholm, Schweden, ein neues Konzept vor, mithilfe einer ,haarigen Technologie Erneuerbare Energie zu schaffen – die allerdings so neu doch nicht ist.

Unter dem Titel ,Strawscraper - ein städtisches Kraftwerk in Stockholm wird für das 1997 gebaute Söder Torn Gebäude mit seinen 25 Etagen eine Modernisierung vorgeschlagen, die sich auch auf den ursprünglichen Plan bezieht, dem zufolge das Bauwerk eigentlich 40 Stockwerke hoch werden sollte.

Neben dem Ausbau zu seinen ursprünglichen Proportionen durch einen kaminförmigen Hohlzylinder mit innenliegender Spiralrampe, soll eine Gebäudehülle aus piezoelektrischen Fasern Energie erzeugen, indem sich dünne, flexible Polymerstangen mit einem Kern aus piezoelektrischen Materialien elektrisch aufladen, während sie sich im Wind bewegen.

Als besonderer Vorteil dieser Technologie, die das Gebäude aussehen läßt, als ob es an den Boden des Meeres gehört, wird der geringe Lärm genannt. Außerdem sollen die langen, Anemone-artigen Fasern schon bei niedrigen Windgeschwindigkeiten Energie erzeugen können. Und das Tier- und Vogelleben stören sie auch nicht.

Hydro Aero Device Grafik

Hydro Aero Device
(Grafik)


Die Architekten Bartłomiej Gowin und Tomasz Janus aus Krakau veröffentlichen im Juni 2013 das Konzept eines autarken Wolkenkratzers namens Hydro Aero Device, der in der Wüste mittels Kondensation Wasser erzeugt.

Der dafür benötigte Strom soll auch hier durch die kinetische Energie aus der Reibung leichter piezoelektrischer Streifen erzeugt werden, wobei die Bewegung aus der Wirkung aufsteigender Warmluft innerhalb der kaminartigen Struktur resultiert.

Dies sei auch wirtschaftlich gesünder als der Einsatz kostspieliger Photovoltaiksysteme. Die resultierende, akkumulierte Energie soll dann in Batterien gespeichert werden, die in den Konstruktionsbalken untergebracht sind.

In den unteren Segmenten des Turmes sollen ein Markt, Kuststudios, eine Schule und Büros untergebracht werden, während an der Spitze eine Aussichtsplattform geplant ist.

Im Boden um das Bauwerk herum gibt es ein Netzwerk aus Kanälen, um mit Feuchtigkeit angereicherte Luft heranzuführen, während sich Kern des Turmes eine gekühlte Röhre befindet, an deren Wandung die warme, feuchte Luft kondensiert. Das saubere Wasser, das hinunter rinnt, wird gesammelt und zu einem zentralen Sammeltank transportiert.

Auch das gebrauchte Wasser bzw. Grauwasser der bewohnten Ebenen wird gefiltert und wiederverwendet.


Im August 2013 erreicht der Shanghai Tower seine Endhöhe von 632 m, womit er das höchste Gebäude Chinas, und zweithöchste Gebäude der Welt ist.

Der Wolkenkratzer im Bezirk Pudong in Shanghai, dessen Grundstein im November 2008 gelegt wurde, hat 128 Etagen, und ist das erste Gebäude dieser Größenordnung, das durch ein Doppelwandsystem wie eine Thermoskanne aufgebaut ist, um dadurch zu Energie sparen.

Shanghai Tower im Bau

Shanghai Tower
(im Bau)

Außerdem ist die spezielle Glasfassade des Turms vor allem entwickelt worden, um die Windlasten auf dem Gebäude um 24 % zu reduzieren, was bedeutet, daß weniger Baumaterialien benötigt wird, einschließlich rund 25 % weniger Baustahl.

Der Turm hat die Form von neun übereinander gestapelten zylindrischen Gebäude, die durch Schichten von Glas umhüllt öffentlichen Raum für Besucher mit Atrien, Cafés und Restaurants bieten, nebst Einzelhandelsflächen und einem Hotel mit 360°-Blick über die Stadt. Außerdem wird es auch ein Regenwasser-Recycling-System, eine Geothermieanlage für Heizung und Klimaanlage, sowie Gärten geben, die eine thermische Pufferzone bilden und als Luftfilter wirken.

Das Gebäude mit seiner eleganten, in den Himmel strebenden Spiralstruktur wird noch bis 2015 weiter im Bau sein. Spätestens bei seiner Eröffnung wird dann zu sehen sein, ob es tatsächlich auch die geplanten Windenergieanlagen auf das Dach plaziert bekommt, die pro Jahr bis 350.000 kWh Strom für das Gebäude liefern sollen.


Im Oktober 2013 enthüllen die Büros Paolo Venturella Architecture aus Rom, und MenoMenoPiu Architects aus Paris, ihre Pläne für den neuen Campus der Alvar Aalto University in der Nähe von Helsinki.

Das Konzept umfaßt eine energieeffiziente und flexible Lernumgebung, welche die klassische Innenhof-Typologie neu definiert, und eine Vielzahl von Räumen für private und gemeinsame Aktivitäten schafft.

Die perforierte Hülle des Gebäudes hilft bei der Klimatistierung, indem sie in ihrer Transparenz variiert, um in den verschiedenen Bereichen die jeweils optimale Tageslichtnutzung zu erlauben. Dabei konzentrieren sich die Glasflächen an der Süd-Westfassade, um während des Tages Wärme einzusammeln.

Die Dächer, die auch den Regen ernten sollen, haben unterschiedliche Höhen und können als Sommerterrassen und Freigelände verwendet werden.

Neben dem Einsatz von Hochleistungswerkstoffen, einer natürlichen Belüftung, kontrollierter Feuchtigkeit und einer Geothermieanlage sollen auf dem höchsten Dach Windkraftanlagen installiert werden, die auf den Grafiken als gewendelte Darrius-Rotoren erscheinen.


Ebenfalls im Oktober 2013 erscheint das Design Wind/Wing von Arkhenspaces aus Paris, das als Beitrag zum Wettbewerb um das Taichung City Cultural Center (Temple of Art & Gardens of Knowledge) konzipiert wurde, diesen dann aber nicht gewinnt.

Moving Wall Grafik

Moving Wall (Grafik)

Trotzdem lohnt sich die Erwähnung, denn der Vorschlag basiert auf der Kombination von nachhaltigen Technologien mit der Idee einer flexiblen räumlichen Organisation.

Ein Teil des Gebäudes soll unter Verwendung von recyceltem Schiffscontainern gebaut werden, die sich herumbewegen lassen, um verschiedene räumliche Konfigurationen für Sonderausstellungen zu schaffen.

Schwerpunkt ist allerdings die mit Vegetation bedeckte Nordfassade der Bibliothek des Kulturzentrums, die den Namen ,moving wall trägt, und die entwickelt wurde, um Kohlendioxid zu absorbieren und mit sorgfältig positionierten kleinen Turbinen die Windenergie zu ernten. Nähere Details zu deren Technik oder erwartetem Ertrag werden nicht genannt.

Die halbschalenförmige Fassade kann auf unterschiedliche Wetterbedingungen reagieren, während die Südseite des Museums über Photovoltaik-Anlagen und Algen-Paneele verfügt, und in den Gärten Regenwasser gesammelt wird.


Im Dezember 2013 gibt es wieder einen beachtlichen Entwurf des Architekturbüros Skidmore, Owings & Merrill LLP (SOM) zu sehen.

Diesmal handelt es sich um die neue Zentrale von Pertamina, der indonesischen staatlichen Öl- und Gasgesellschaft, die als futuristisches ,Energie-Leuchtfeuer das neue Modell einer nachhaltigen Entwicklung des Unternehmens symbolisieren, und gleichzeitig die Skyline von Jakarta auf dramatische Weise bereichern soll.

Die rund 530 m hoch geplante Zentrale wird 20.000 Mitarbeiter beherbergen, wobei das Gesamtensemble auch einen Ausstellungspavillon für darstellende Kunst, ein Café und eine Moschee besitzt. Neben einer zentralen Energieanlage wird es einen mit Solarpaneelen gedeckten ,Energie-Streifen geben, einen überdachten Gang, der die verschiedenen Bereiche auf dem Campus verbindet.

Das gekrümmte Profil des Wolkenkratzers ist konzipiert, um den Solarwärmeeintrag zu minimieren, während ein Außensonnenschutz zur Maximierung der Nutzung des natürlichen Tageslichts beiträgt.

Der wie die Blütenblätter einer knospenden Blume geformte Pertamina Wolkenkratzer wird sich an seiner sanft verjüngenden Spitze leicht öffnen. Die Öffnung in der abgerundeten Krone enthält einen ,Windtrichter, um Winde mit hoher Geschwindigkeit zu nutzen und in Energie umzuwandeln.

Das Hochhaus, dessen Fertigstellung für 2020 geplant ist, wird dann das höchste Wahrzeichen der Stadt sein, mit dem Doppelten der Höhe des aktuellen Rekordhalters. Und er soll dann 25 % der eigenen Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugen.


2014

Das erste Design, das in diesem Jahr erscheint, stammt von dem schon mehrfach genannten Architekten Vincent Callebaut. Bei dem futuristischen Bauernhof namens Flavors Orchard, der, wie üblich, mit einer Vielfalt beeindruckender Grafiken präsentiert wird, handelt es sich um ein Konzept, um die massive Landflucht in China zu verlangsamen und die übliche Trennung zwischen den dichten urbanen Zentren und den Bauernhöfen, die sie versorgen, aufzuheben.

Flavors Orchard Grafik

Flavors Orchard (Grafik)

Das für Kunming konzipierte Stadtquartier, eine Prototyp-Siedlung, die alle Vorteile der Stadt und des Landes mischt, besteht aus 45 Energie-positiven Villen die auf einem riesigen, gemeinschaftlichen Obst- und Gemüsegarten stehen, der den Bewohnern viel frische Luft, Grünflächen und nahrhafte Produkte bietet.

Das Projekt nutzt modernste nachhaltige Technologien, wie eine automatische, mit dem Lauf der Sonne synchronisierte Temperaturregelung, sowie ein intelligentes Stromnetz, das Energie aus Photovoltaik und Windkraftanlagen erntet und verteilt. Gute Dämmung und dreifach verglaste Fenster reduzieren die Notwendigkeit zusätzlicher Kühlung und Heizung. Überschüssige Elektrizität soll in Elektrofahrzeugen als Pufferspeicher gespeichert werden.

Die Villen sind in drei Typen eingeteilt: Die Mobius-Villa hat eine bandförmige Struktur, ist mit einem Gründach versehen, und beinhaltet Schlafzimmer, Badezimmer, Büros, Bibliotheken und Spielräume. Die Mountain-Villa sieht aus wie ein riesiger chinesischer Fächer, speziell dafür entwickelt, um dem Lauf der Sonne folgen. Transparente Photovoltaik-Paneele sind mit Algen gefüllt, um Bio-Wasserstoff herzustellen, während die zweite Außenhaut des Gebäudes aus Schichtholz besteht und als riesige Windschutzscheibe wirkt.

Die Shell-Villa wiederum sitzt auf sechs Stahlstützen und ist die Basis der Windkraftanlagen. Geformt wie ein chinesischer Kegelhut, bietet das Gebäude einen Panoramablick über den gesamte Obstgarten. Wie man auf der Abbildung erkennen kann, soll es sich bei den Windrädern um die wohlbekannten, gewundenenen Darrieus-Typen handeln.


Im April 2014 folgt das Design des Studenten der TU Delft, Murtada Reza Alkaabi, der sich das Ziel gesetzt hat, eine ästhetisch ansprechende Lösung für die Ernte der Windenergie im städtischen Umfeld zu finden.

In seinem Entwurf gestaltet er ein abnehmbares winderntendes Fassadensystem für an der Küste gelegene Modulgebäude, das ebenso wie frühere Konzepte anderer Entwickler auf zahlreichen Platten basiert, welche auf die vorherrschenden Winde reagieren und schöne Muster auf den Fassaden zeichnen.

Phoenix Towers Grafik

Phoenix Towers
(Grafik)

Die Wind-Erntemechanismen sollen mit Photovoltaik-Anlagen, begrünten Dächern und einem Regenwasser-Sammelsystem kombiniert werden.


Das bislang jüngste Konzept beim aktuellen Update stammt vom Juni 2014, als das in Großbritannien ansässige Büro Chetwood Architects die Pläne für die Phoenix Towers in Wuhan, China, enthüllt, die im Falle ihrer Umsetzung das weltweit höchste Paar Wolkenkratzer sein werden.

Die überhohen Leuchtfeuer der Nachhaltigkeit, in in Zusammenarbeit mit der HuaYan Gruppe konzipiert werden, bilden das Herzstück von vier Masterplänen des Unternehmens.

Inspiriert von dem Symbol des chinesischen Phoenix, der aus zwei Vögeln besteht, welche die männlichen und weiblichen Prinzipien in perfekter Balance verbinden, entwickeln die Architekten zwei voneinander abhängige Türme – bei denen der ,männliche Turm (Feng) den ,weiblichen (Huang) mit erneuerbarer Energie speist.

Gemeinsam sollen die Türme mit einer Photovoltaik-Verkleidung, Windkraftanlagen, aufgehängten Himmelsgärten, Regenwassernutzungsanlagen, einer Abfallverwertung über Biomassekessel, thermischen Kaminen und Wasserstoff-Brennstoffzellen ausgestattet werden, um als ,Umwelt-Katalysatoren die Stadt Wuhan neu zu beleben.

Damit sollen die Türme ihren eigenen Strombedarf selbst erzeugen, und gleichzeitig einen Beitrag an dem umgebenden Bezirk leisten können.

 

Als nächstes komme ich zu einem besonders aktuellen Bereich, nämlich zu den Offshore-Windfarmen.

Anschließend folgen die Grenzen der Nutzung von Windenergie.


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