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StartseiteForschung aktuellDrachenstrom vom Himmelszelt04.04.2012

Drachenstrom vom Himmelszelt

Ingenieure tüfteln an einer neuen Art von Windkraftwerk

Bislang sind es vor allem Windräder, mit denen Windenergie in Strom umgewandelt wird. Findige Ingenieure wollen dazu auch Flugdrachen nutzen. Der Vorteil: Drachen könnten die Winde in großer Höhe nutzen, die viel kräftiger als bodennahe Winde wehen. Eines der Tüftlerteams, eigentlich spezialisiert auf alternative Schiffsantriebe, sitzt in Hamburg.

Von Frank Grotelüschen

So stellt sich SkySails die Stromerzeugung per Flugdrachen vor. (SkySails GmbH)
So stellt sich SkySails die Stromerzeugung per Flugdrachen vor. (SkySails GmbH)

Das Schiff fährt auf der Nordsee, es weht eine kräftige Brise. Dann öffnet sich eine Klappe am Bug. Eine Winde spult eine Leine ab und lässt einen Drachen in die Luft steigen, bis in eine Höhe von 300 Metern. Dort fliegt der Drachen Schlangenlinien und zieht den Frachter mit einiger Kraft hinter sich her. Der Drachen fungiert als Zusatzantrieb zum Schiffsmotor und spart bis zu 30 Prozent Treibstoff. Seit einigen Jahren schon rüstet die Hamburger Firma SkySails Schiffe mit diesem Zugdrachen aus. Nun hat Geschäftsführer Stephan Wrage eine neue Idee.

"Wir können Zugdrachen auch dazu benutzen, um Höhenwind zu ernten für die Stromerzeugung."

Eine neue Art von Windkraftwerk also, eine Alternative zu den heutigen Windturbinen. Diese drehen sich in etwa 100 Meter Höhe. Mit einem Drachen käme man deutlich höher hinaus. Der Vorteil:

"Es ist so, dass wir in 400 Meter Höhe ungefähr 80 Prozent mehr Energie haben als in 100 Meter Höhe. Ein viel kräftigerer Wind bläst da oben. Und den kann man mit einem fliegenden Drachen ernten."

Konkret soll das so funktionieren: Die Ingenieure wollen ihren Drachen aus 100 Metern aufsteigen lassen bis auf 800 Meter. Dabei zieht der Drachen am Seil und rollt es von einer Winde ab. Ein angeschlossener Generator erzeugt dabei Strom. Dann wird der Drachen wieder bis auf 100 Meter heruntergezogen, und das Spielchen beginnt von vorne. Nun kostet das Herunterziehen natürlich Energie. Um unterm Strich dennoch Strom zu erzeugen, hat sich Wrage für das Einholen des Drachens einen Trick überlegt:

"Dann verändern wir seinen Anstellwinkel, sodass sein Luftwiderstand geringer wird. Dann wird der Drachen mit einer hohen Geschwindigkeit bei wenig Widerstand zurückgeholt. So verbraucht man ein bisschen Energie, aber viel weniger, als man vorher erzeugt hat. Dann beginnt dieser Zyklus von Neuem. Das ist wie ein Jo-Jo - rein und raus. Und dabei wird ein Energieüberschuss erzeugt."

Start und Landung sollen automatisch laufen, und gelenkt wird der Drachen über einen kleinen Autopiloten unterhalb des Schirms. Dabei besteht natürlich die Gefahr, dass der Drachen auch mal abstürzt, und dann wäre er verloren. Doch Wrage meint, die Technik im Griff zu haben.

"Wir haben in unserem Schiffssystem eine sehr harte Zeit hinter uns, was das technische Lernen angeht. Wir haben viele Fehler schon gemacht. Und das System ist inzwischen recht stabil."

Was das SkySails-System von den meisten Mitbewerbern unterscheidet, die ebenfalls am Stromdrachen tüfteln, bislang aber wenig praktische Erfahrung haben. Eignen könnte sich der Drachen vor allem für den Einsatz auf hoher See - und zwar dort, wo man Windräder bislang nicht aufstellen kann, bei Wassertiefen von mehr als 50 Metern. Hier hat der Drachen, sagt Stephan Wrage, einen großen Vorteil.

"Dieses System hat viel geringere Massen als eine normale Windturbine. Es ist 90 Prozent leichter. Es kann auf einer Schwimmplattform aufgebaut werden, sodass wir diese aufwendigen Fundamentierungen, die heutige Offshore-Windräder brauchen, gar nicht machen müssen."

Windparks mit Dutzenden von Drachen groß wie Basketballfelder, montiert auf Schwimm-Pontons, die wie Bojen am Meeresgrund verankert sind - so die Vision. Doch noch stecken derartige Projekte in den Kinderschuhen.

"Wir haben ein Modell mit 55 Kilowatt Leistung für einen 20-Quadratmeter-Drachen. Wir wissen, dass wir Drachen bis 400 Quadratmeter vollautomatisch auf Schiffen fliegen können, sodass wir uns sicher sind, dass wir so eine Anlage bauen können."

Jetzt sucht Wrage Investoren für den nächsten Schritt: den Bau eines Demonstrators mit einem Megawatt Leistung. Sollte der zuverlässig funktionieren, könnte das die Energiebranche überzeugen - so die Hoffnung. Doch selbst dann sind noch Fragen offen: Braucht man etwa ein Frühwarnsystem, das die Drachen einfährt, sobald sich ein Hubschrauber oder ein Flugzeug nähert? Und außerdem konkurriert das Konzept mit einer anderen Idee - mit Offshore-Windrädern, die nicht fest im Grund verankert sind, sondern auf künstlichen Inseln schwimmen. Eine Idee, an der ebenfalls unter Hochdruck gearbeitet wird.

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