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StartseiteForschung aktuellHart am Wind15.05.2006

Hart am Wind

Vertikale Windkraftanlagen bieten Alternative zur "Windmühle"

<strong>Technik. - Wer Strom aus Wind gewinnen möchte, muss nicht immer auf das herkömmliche Design der Windmühlen zurückgreifen. Schon in den dreißiger Jahren patentierte George Darrieus ein Konzept, bei dem der Rotor horizontal gelagert ist - mit Vor- und Nachteilen.</strong>

Von Sönke Gäthke

Dornier baute diese Testanlage eines Darrieus-Rotors am Bodensee. (uni-stuttgart.de)
Dornier baute diese Testanlage eines Darrieus-Rotors am Bodensee. (uni-stuttgart.de)
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Stiftungslehrstuhl Windenergie

"Ja, das war mehr oder weniger ein Zufall: als ich dort eingestellt wurde bei Dornier, zeigte mir mein Bereichsleiter dort nach ein paar Tagen ein Photo von einer Windkraftanlage, die ich noch nie in meinem Leben gesehen hatte..."

Die Anlage auf dem Bild ähnelte einem alten Handrührer, der bis zum Schneebesen in den Boden gerammt wurde, erzählt Matthias Tamm, ehemaliger Entwicklungsleiter bei Dornier.

"… und sagte mir so ein bisschen süffisant: so, das sind jetzt ihre Projekte für die nächsten Jahre, und bitte bauen sie doch so eine Windmühle."

Die Windmühle geht zurück auf ein Patent des Franzosen George Darrieus von 1931. Der hatte die Idee, dass eine Windkraftanlage eigentlich viel praktischer wäre, wenn die Blätter an der Spitze des Turms befestigt werden, dann gebogen und kurz vor dem Boden wieder an dem Mast befestigt werden. Die Blätter würden sich dabei um immer um den Turm herum drehen.

"Sie brauchen keine Windnachführung wie sie das bei einer üblichen Windanlage haben, der Wind kann von jeder Richtung kommen und dreht die Anlage dann."

Außerdem steht das Maschinenhaus mit dem Generator auf dem Boden, erklärt Martin Kühn, Inhaber des Stiftungslehrstuhls Windenergie in Stuttgart. Trotz dieser Vorzüge und einer intensiven Forschung vor dem Krieg gerieten die Anlagen nach 1945 wieder in Vergessenheit

"Diese Darrieus-Anlagen wurden eigentlich wiederentdeckt so um 1970, das war der Beginn der Ölkrise, dort haben sehr viele Wissenschaftler insbesondere aus Kanada und den USA eigentlich diese Technologie wiederentdeckt und nach der Ölkrise hatte dann die Firma Dornier entschieden, auch diese Entwicklung selber mitzutragen."

Bis zum Beginn der neunziger Jahre entwickelte Matthias Tamm drei Anlagen. Dann wurde die Firma übernommen, der neue Eigner stellte die Entwicklung ein. Rückblickend vielleicht keine schlechte Entscheidung, denn die Windkraftanlagen haben auch einige Nachteile, erzählt Tamm.

"Ein Nachteil ist zum Beispiel, dass diese Windmühle eigentlich nicht von alleine starten kann. Man braucht also eigentlich einen Anlasser, so wie bei einem Automotor, um die Windmühle zu starten. "

Denn die Rotoren sind ähnlich wie die Flügel vom Flugzeug konstruiert - sie erzeugen einen Auftrieb. Damit dreht sich die Darrieus-Windrad zwar schneller als Windmühlen, aber wie beim Flugzeug muss der Auftrieb erst einmal erzeugt werden.

"Dann haben wir in unserer Konstruktion oder bei den Berechnungen festgestellt, dass dieser Darrieus-Rotor, sagen wir mal, schwingungsempfindlich ist. Das Problem ist, dass eigentlich bei der Drehung das hintere Blatt weniger Wind bekommt als das vordere, damit ist die Anlage im Lauf relativ rau, um das mal so auszudrücken, und damit hat man natürlich mit dem Problem der Ermüdung des Materials zu kämpfen. "

Außerdem produziert das Windrad dadurch nicht gleichmäßig Strom, sondern mal etwas mehr, mal etwas weniger. Weil die Anlage auf dem Boden steht, erhält sie weniger Wind als die konventionellen Anlagen. Deren Rotor hängt in der Regel in einer Höhe von 80 bis 120 Metern. Zudem liefert die Anlage konstruktionsbedingt immer etwas weniger Strom als die normalen Anlagen. Heute werden keine großen Darrieus-Windkraftanlagen mehr konstruiert. Einige wenige halten dennoch an dem Prinzip fest – für kleine Windanlagen, erzählt Windenergieforscher Martin Kühn.

"Zum Beispiel an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden wurde eine kleine Anlage entwickelt, direkt für den Einsatz in Städten, auf Gebäuden - eine Anlage, die so groß ist – zwei Meter mal zwei Meter fünfzig, und mehrere Haushalte versorgen kann. Und die Anlage ist besonders geräuscharm konstruiert und man hat auch ein neues Verfahren gefunden, um diese wechselnden Lasten zu reduzieren."

Die Rotoren bei dieser Anlage sind nicht nur gebogen, sondern zusätzlich auch noch verdreht – wie bei einem elektrischen Mixer. Das kleine Windrad erzeugt so einen gleichmäßigen Strom. Die Delfter erzielen 2,5 Kilowatt Leistung und könnte damit einen oder mehrere Haushalte mit Strom versorgen.

"Ich kann mit also gut vorstellen, eine solche kleine Windmühle bei mir im Garten aufzustellen, um meinen privaten Strom zu erzeugen, das funktioniert bestimmt ganz gut."

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