Experiment mit Lenkdrachen Fliegende Kraftwerke sollen Windenergie ernten

Es klingt wie die Idee eines Phantasten: Mit Lenkdrachen wollen Wissenschaftler die Windkraft revolutionieren. Die Fluggeräte arbeiteten effizienter, leiser und unauffälliger als Bodenturbinen, beteuern die Erfinder. In den Niederlanden ist bereits ein Prototyp in Betrieb.

Delft University of Technology

Von , Groningen


Im Wind steckt ein gigantisches Energiepotential, doch der größte Teil davon bleibt ungenutzt. Wubbo Ockels will das ändern. Er gilt in den Niederlanden als Vater einer Idee, die auf den ersten Blick bizarr erscheint: Ockels will Drachen steigen lassen, um Strom zu gewinnen - und den inzwischen allgegenwärtigen Windrädern schließlich Konkurrenz machen.

Wubbo Ockels, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik und vor 26 Jahren der erste Niederländer im Weltall, hat die Technologie schon 1997 zum Patent angemeldet. Inzwischen entwickeln 13 Mitarbeiter und Studenten an der Technischen Universität Delft die Idee weiter. "KitePower" heißt das Prinzip, und seine Entwickler überschlagen sich fast mit ambitionierten Versprechen: Die Lenkdrachen seien billiger als Windräder und machten kaum Geräusche. Sie könnten zuverlässiger Energie liefern - und vor allem in größerer Menge als Windparks heute.

Seit kurzem gibt es in den Niederlanden einen Prototyp, der zeigen soll, dass das Höhenkraftwerk funktionieren kann. Die Idee basiert auf der Funktionsweise eines Jo-Jos: An einem langen Seil steigt der Lenkdrachen in die Luft. Dabei schraubt er sich in der Flugbahn einer liegenden Acht in die Höhe. Durch diese sogenannten Cross-Wind-Manöver, wie sie auch Kitesurfer anwenden, wird eine hohe Zugkraft erzeugt. Das Kabel wird beim Aufstieg durch die Flugbewegung immer wieder kürzer und der Drachen zurückgezogen. Die Drehbewegung beim Auf- und Abwickeln des Zugseils treibt einen Generator an. Er produziert Strom, der in einer Batterie zwischengespeichert wird.

Ist das Seil vollständig abgewickelt, wird der Flugwinkel so verändert, dass sich die Zugkraft wieder verringert ("Depower-Phase"). Der Drachen lässt sich so mit viel weniger Kraft wieder einholen. Unter dem Strich bleibt ein deutlicher Energiegewinn.

Wolken-Kraftwerke sollen günstiger sein als Windparks

Technische Grenzen gibt es dabei fast keine - glauben die Entwickler: Wie hoch der Drachen fliegen kann, hänge vor allem von den lokalen Luftraum-Begrenzungen ab, erklärt der deutsche Ingenieur Roland Schmehl, Leiter der Forschungsgruppe an der TU Delft. Auf dem Testgelände in der Nähe des Flughafens Amsterdam-Schiphol dürfe der Lenkdrachen höchstens 300 Meter hoch steigen. "In Friesland war dagegen eine Höhe von 500 Metern möglich", sagt Schmehl.

In diesen Höhen wird Energiegewinnung interessant: Dort sind die Windströme konstanter, und sie werden nicht durch Gebirge oder Gebäude gebremst. Energiedrachen könnten deshalb zuverlässig Strom produzieren, im Idealfall sogar in großen Mengen. Windturbinen am Boden sind heute maximal 200 Meter hoch, sie ernten nur einen Bruchteil der vorhandenen Energie.

Die weiteren Vorteile liegen für die Forscher in den Niederlanden auf der Hand. So seien die fliegenden Kraftwerke in Bau und Unterhalt deutlich günstiger als Windparks. Erste Studien gingen davon aus, dass ihr Strom ein bis vier Cent pro Kilowattstunde Strom kosten würde. Sollte das stimmen, wären die Drachen günstiger als Windräder. Deren Stromerzeugungskosten liegen nach Angaben des Bundesverbands Windenergie derzeit bei durchschnittlich 6,4 Cent pro Kilowattstunde, bei besten Windverhältnissen an der Küste bei 4,5 Cent.

Beim Drachen-Prototyp in den Niederlanden habe die Herstellung der Bodenstation rund 60.000 Euro gekostet, so Schmehl. In der Serienproduktion könnte dieser Preis auf wenige tausend Euro sinken, sagt der Entwickler. Dazu kämen eine Kontrolleinheit zum Preis von 5000 Euro in der Serienproduktion und die nötigen Bauteile wie Drachen und Kabel für rund 1200 Euro.

"Die Flexibilität ist ein weiterer Pluspunkt", meint Schmehl. Die beste Flughöhe des Drachens könne einfach an die aktuellen Windbedingungen angeglichen werden. Das Konzept der mobilen Kraftwerke könne außerdem auch dort genutzt werden, wo wenig Platz zur Verfügung steht oder gerade Strom gebraucht wird. Die Drachen seien unauffällig, geräuschlos und schadeten der Umwelt nicht.

Theo de Lange vom unabhängigen Energie-Forschungszentrum der Niederlande (ECN) teilt den Optimismus der Entwickler nur zum Teil. Die Drachen könnten in Zukunft durchaus eine Rolle bei der Energieerzeugung spielen. Fraglich sei allerdings, in welchem Maße: "Das hängt davon ab, wie die technologische Entwicklung verläuft - und wie stark die Gesellschaft das Konzept der Energiedrachen annimmt."

Im jetzigen Entwicklungsstadium seien Antworten auf diese Fragen schwierig, meint de Lange. "Deshalb ist es wichtig, dass die Idee verfolgt und ausgetüftelt wird." Allerdings seien die Drachen im Unterhalt eher aufwendiger als Windräder. "Auch über die Risiken von Windturbinen ist heute mehr bekannt als über die von Drachen", warnt de Lange.

Bei Gewitter automatisch zurück zum Boden

Um eine echte Alternative zu Windrädern zu bieten, müssten die Drachen zudem einen weiteren entscheidenden Test bestehen: Sie müssen tagelang selbstständig in der Luft bleiben. Bisher mussten die Forscher den Prototyp immer aktiv steuern. Nun gibt es aber zumindest hier Fortschritte: An einer neuen Version des Lenkdrachens steckt eine Messeinheit, die GPS-Daten, Höhe, und Drehgeschwindigkeit des Drachens zur Bodenstation funkt. Dort werden sie von einem Computer verarbeitet, der sie mit der Windgeschwindigkeit abgleicht und die beste Flugbahn berechnet.

Eine Steuerungseinheit kümmert sich dann um die Umsetzung. Sie hängt etwa zehn Meter unter dem Drachen und arbeitet wie ein kleiner Roboter, der den Drachen durch Zug an den Leinen lenkt. Mit der Technologie könnte das Fluggerät im Prinzip auch automatisch eingeholt werden: Wenn schwere Stürme oder Gewitter aufziehen, würde es zunächst in eine Parkposition mit weniger Zugkräften gebracht. Verschlechtert sich das Wetter weiter, muss der Energiesammler zurück an den Boden.

Die eigentliche Schwierigkeit liegt darin, dass die Niederländer die Drachen gleich in ganzen Schwärmen fliegen lassen wollen. Mehrere Drachen nebeneinander oder gar übereinander sollen die Oberfläche des Gesamtsystems vergrößern. "Laddermill" hat Wubbo Ockels die Konstruktion genannt. Der Prototyp in Delft erreicht bei einer Oberfläche von 50 Quadratmetern eine Leistung von eher mageren 20 Kilowatt. Zum Vergleich: Schon kleine Windkraftanlagen bringen es auf Leistungen von mehreren hundert Kilowatt.

Für richtige Höhenwindkraftwerke müssten also auf jeden Fall mehrere Drachen zusammengeschaltet werden - oder man entscheidet sich für ein besonders großes Modell: "Mit einem Drachen von 500 Quadratmetern Größe würde man mit heutigen Materialien schon in den Megawatt-Bereich kommen", vermutet Schmehl.

Inzwischen haben auch andere Wissenschaftler die Idee aufgegriffen, Wind in großen Höhen einzufangen. In den USA forscht eine Firma mit finanzieller Unterstützung der Google-Stiftung an ähnlichen Drachen. Ein Unternehmen im niederländischen Den Haag, das aus dem Projekt von Wubbo Ockels hervorgegangen ist, will 2013 ein Drachenkraftwerk mit einem Megawatt Leistung auf den Markt bringen.



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Seite 1
Ohli 30.05.2011
1. Saubere Energie
Zitat von sysopEs klingt wie die Idee eines Phantasten: Mit Lenkdrachen wollen Wissenschaftler die Windkraft revolutionieren. Die Fluggeräte arbeiteten effizienter, leiser und unauffälliger als Bodenturbinen, beteuern die Erfinder. In den Niederlanden ist bereits ein Prototyp in Betrieb. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,763535,00.html
Das ist genau die Art von Technologie an der noch mehr geforscht werden müsste. Danke für den Artikel.
jboese2, 30.05.2011
2. Furztechnologie
Zitat von sysopEs klingt wie die Idee eines Phantasten: Mit Lenkdrachen wollen Wissenschaftler die Windkraft revolutionieren. Die Fluggeräte arbeiteten effizienter, leiser und unauffälliger als Bodenturbinen, beteuern die Erfinder. In den Niederlanden ist bereits ein Prototyp in Betrieb. http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,763535,00.html
JA, und demnächst sammeln wir das Methangas, was bei uns in Fürzen entweicht in Tanks und treiben damit kleine Kraftwerke an. Auf dem Level bewegt sich die ganze Dikussion derzeit etwa.
Heiner Prahm, 30.05.2011
3. Wer hat es denn nun "erfunden" ...?
http://www.prosieben.de/tv/galileo/zusatzinfos/zusatzinfos-15maerz-1.2490525/tab-bg-kitegen/ "Nach dem atomaren Notfall und die sich verschlechternde Situation in Japan werden die Rufe nach alternativer Energiegewinnung laut. Aus Italien kommt nun eine ganz besondere Idee der Energiegewinnung: mit einem kite, einer Art Segel, wollen zwei Italiener die Windenergie nutzen und so ganze Atomkraftwerke ersetzen." Wieder so eine Nachricht und so eine Recherche, wo man nur den Kopf schütteln kann, Patent hin oder her, Italiener machen genau das Gleiche !
Jausepriester 30.05.2011
4. Galileo
Zitat von Heiner Prahmhttp://www.prosieben.de/tv/galileo/zusatzinfos/zusatzinfos-15maerz-1.2490525/tab-bg-kitegen/ "Nach dem atomaren Notfall und die sich verschlechternde Situation in Japan werden die Rufe nach alternativer Energiegewinnung laut. Aus Italien kommt nun eine ganz besondere Idee der Energiegewinnung: mit einem kite, einer Art Segel, wollen zwei Italiener die Windenergie nutzen und so ganze Atomkraftwerke ersetzen." Wieder so eine Nachricht und so eine Recherche, wo man nur den Kopf schütteln kann, Patent hin oder her, Italiener machen genau das Gleiche !
Na wenns bei Galileo gesagt wurde muss es ja stimmen. Aber schicken Sie das doch mal zum Galileo Fake-Check oder direkt zu Galileo Mystery.
kein Ideologe 30.05.2011
5.
Zitat von jboese2JA, und demnächst sammeln wir das Methangas, was bei uns in Fürzen entweicht in Tanks und treiben damit kleine Kraftwerke an. Auf dem Level bewegt sich die ganze Dikussion derzeit etwa.
wieso? Es ist immerhin eine Idee. Was soll diese Anforderung, daß immer 100% des Problems gelöst werden müssen? Vielleicht wird daraus eine tolle Lösung für Inseln oder was auch immer. Dieses allwissende Naserümpfen ist schon anstrengend.
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