Industrie & Technik

Ein fliegendes Kraftwerk

02.10.2019 - Drachen ernten Windenergie – Prototyp mit zehn Kilowatt Leistung vor dem Test.

Jeder, der schon mal einen Kinderdrachen gesteuert hat, kennt das Gefühl: Der Wind greift den Drachen, zieht an der Schnur. Eiligst lässt man Seil nach, die Seilrolle rotiert, nur schwer kontrol­lierbar, zwischen den Fingern. Und die Frage kommt auf: Könnte man diese Energie nicht nur zum Spielen, sondern auch zur Strom­erzeugung nutzen? Ja, man kann, wie Rolf Luchsinger gezeigt hat. Er ist Geschäfts­führer von TwingTec, einem 2013 gegründeten Spin-off der Eidge­nössische Material­prüfungs- und Forschungs­anstalt Empa.

Die Idee hinter seinem Projekt ist simpel, doch die Praxis ist knifflig: Meteoro­logen wissen, dass in fünf­hundert Metern Höhe die Leistung des Winds bis zu achtmal stärker ist als in 120 Metern Höhe – also auf der Naben­höhe moderner Wind­kraft­anlagen. Ein Drachen könnte diesen Starkwind nutzen, wenn er sich in Kreis­bahnen in die Höhe schraubt und ein Seil von einer Rolle zieht. Mit der Achse der Seilrolle ist ein Generator verbunden, der Strom erzeugt. Sobald das Seil abgerollt ist, sinkt der Drachen antriebslos wieder in die Nähe der Start­platt­form. Das Seil wird dabei aufge­spult, dann beginnt der Aufstieg von neuem.

„Die große Herausforderung ist nicht das Fliegen an sich“, sagt Luchsinger. „Das Problem ist das automa­ti­sierte Starten und Landen.“ Denn schließlich soll das Drachen­kraft­werk Strom liefern können, ohne dass es von Menschen gesteuert wird. Im Herbst 2018 gelang genau das auf den Höhen des Chasseral in der Westschweiz. Der Prototyp T 28, ein Gerät mit drei Meter Spannweite, startete von seinem Basis­fahrzeug, schraubte sich in die Höhe, kreiste dreißig Minuten lang autonom in der Luft, produzierte elektrische Energie und landete wieder wohl­behalten auf der Start­plattform.

Jetzt folgt der nächste Schritt: die kontinuier­liche Strom­erzeugung für Kunden. Luchsingers Team arbeitet gerade am Prototyp T 29, der im Herbst beim Chasseral die ersten Flüge machen soll. T 29 soll nicht nur automa­ti­siert starten und landen, sondern auch bis zu zehn Kilowatt elektrische Leistung erzeugen und ins Netz speisen. Die Berner Kraftwerke BKW kümmern sich um die Weiter­leitung des experi­men­tellen Windstroms zu den Verbrauchern.

Der Weg von der ersten Skizze bis zur ersten Kilo­watt­stunde Netzstrom war aller­dings lang und kurven­reich. Am Anfang stand die Idee, einen mit Druckluft verstärkten Lenk­drachen zu benutzen, ähnlich wie beim Kite-Surfen. Die Forschung an einer Reihe von Proto­typen führte dann zunächst vom Segel weg zu einer Struktur mit starren Flügeln. Auch das Lenken mittels mehreren Seilen wurde verworfen zu Gunsten einer Steuerung mit Klappen wie bei einem Flugzeug. Für das Starten und Landen setzte TwingTec kleine Rotoren ein, ähnlich wie bei einer Drohne. Die Erkennt­nisse aus den Flug­ver­suchen mit dem T 29 sollen bald zum ersten Serien­produkt führen: dem TT100, einem Energie­drachen mit 15 Meter Spann­weite. Positio­niert auf einem Standard-Schiffs­container, soll der Drachen autonom starten und landen und bis zu hundert Kilowatt elektrische Leistung erzeugen – das würde für sechzig Ein­familien­häuser reichen.

Allerdings: „Windkraft ist nichts für dicht besiedelte Gebiete“, betont Luchsinger. Die Kunden für diese nach­haltige Art der Energie­erzeugung leben in abgelegenen Gebieten. „Wir sprechen mit Minen, abgelegenen Siedlungen und Inseln als poten­zielle Kunden. Dort sind bis heute Diesel­generatoren im Einsatz, die Abgase und Lärm erzeugen und deren Treibstoff mit hohem Aufwand angeliefert werden muss.“ Autonom arbeitende Drachen könnten dort Diesel einsparen und mittel­fristig die gesamte Energie­erzeugung über­nehmen. Langfristig hat Luchsinger aber noch größere Pläne: mit seinen Energie­drachen schwimmende Windparks auf dem Meer zu errichten. Dort ist beliebig viel Platz, beliebig viel Wind, und es stört niemanden. Genau die Voraus­setzungen also, um mit Windenergie die Energie­wende zügig voran­zu­treiben.

Empa / RK

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