Freiburger will mit Flugzeugen Strom erzeugen und Windrädern Konkurrenz machen Politik & Wirtschaft | 05.12.2017 | Annkathrin Pohl
Mit einem Flugzeug, einer Metallstange und einer Leine Strom erzeugen? Klingt komisch. Doch für Moritz Diehl ist das die Zukunft der Energiegewinnung.
Der Freiburger Mikrosystemtechniker sieht in der Höhenwindenergie die beste Möglichkeit, nachhaltig Strom zu produzieren. Zusammen mit seinem Team sucht der 46-Jährige nach der besten Methode für die Regelungstechnik der Flugkörper.
Ein Flugzeug mit zwei Metern Spannweite ist mit einer Leine an einem Metallarm befestigt. Dieser dreht sich immer schneller und bringt das Flugzeug in Kreisbewegungen nach oben. Durch die Rotation wird das 600 Meter lange Seil ausgerollt – und erzeugt dabei Strom mit einem Generator. Ab einer gewissen Höhe wird das Flugzeug sogar nur noch vom Wind getragen – und fliegt in Achterbahnen autonom weiter. Der Arm muss sich nicht mehr bewegen. Die Flieger bestehen aus Kohlefasern, die besonders leicht und stabil sind.
Wenn das Seil die maximale Länge erreicht hat, macht der Flieger einen Sturzflug in Richtung des Metallarms, das Seil rollt sich dabei mit einer Winde wieder auf. Kurz vor der Metallstange bekommt das Flugzeug die Kurve und fängt mit den Achterbewegungen von Neuem an. Bei der Rückholphase wird zwar wieder Energie benötigt, aber viel weniger, als produziert wurde.
Außer dem Freiburger Forschungsteam benutzt nur das deutsche Unternehmen EnerKite diese Start- und Landetechnik. In Freiburg ist das sogenannte Flugkarussell allerdings nur ein Forschungsobjekt und produziert noch keinen Strom. Das Forschungsteam macht seine Ergebnisse öffentlich zugänglich. Start-ups im Bereich Energie soll zudem unter die Arme gegriffen werden.
Auch das Unternehmen EnerKite forscht an der Technik, die in einigen Jahren marktreif sein soll.
Bis das Flugkarussell Strom erzeugt, ist es noch ein weiter Weg: Vor allem der Start und die Landung sind kompliziert. „Man muss sich das wie bei einem richtigen Flugzeug vorstellen. Ist es einmal in der Luft, hat es viel Platz und auch mehr Zeit, die Flugbahn zu korrigieren. In Bodennähe kann ein Meter Abweichung schon viel ausrichten“, erklärt Diehl. Das Flugzeug funktioniert wie ein Lenkdrachen und fliegt quer zum Wind, weil der sogenannte „Crosswind Flug“ mehr Leistungen erzeugen kann. In dem Flieger ist ein Computer installiert. Der misst die Wetterveränderungen und sorgt dafür, dass der Flug in optimalen Bahnen bleibt. 100 Mal in der Sekunde wird er neu berechnet.
Wie sein Flugkarussell funktioniert, hat Diehl bei der Airborne Wind Energy Conference Anfang Oktober in Freiburg vorgestellt. Mehr als 170 Forscher aus 19 Ländern haben teilgenommen und ihre Prototypen präsentiert. Auf Einladung von Diehl. Ein Vorteil gegenüber einem Windrad sind die Material- und damit Kosteneinsparungen. „Von einem Windrad benutzen wir nur die Spitzen. Das ist der effizienteste Teil des Rotors“, meint der Freiburger Dozent. Seine Flieger sollen in unzulänglichen Gebieten zum Einsatz kommen – oder auf hoher See.
Das derzeit größte Forschungsobjekt im Höhenwindbereich heißt „X“, das Unternehmen Makani wird dafür von Google finanziert: Ein Flügel mit einer Spannweite von 25 Metern wird von acht Turbinen angetrieben, um in die Luft zu kommen. Der Generator transportiert den Strom durch ein Kabel zum Boden. Diehl persönlich hält X für das marktreifste Projekt, 600 Kilowatt Leistung produziert es. Doch auch daran muss noch geforscht werden. „Ich vermute, der Grund dafür ist das Gewicht. Der Flügel ist mit dem Generator einfach zu schwer“, sagt Diehl.
Auch müssen sich die 600 Kilowatt den 5000 Kilowatt eines herkömmlichen Windrades stellen. Acht Flügel bräuchte man also, um den Strom eines Windrads zu produzieren. Rentiert sich das überhaupt? Diehl ist überzeugt, dass Höhenwindenergie langfristig effizienter ist als jede klassische Windkraftanlage.
Fotos: © Uni Freiburg Natascha Thoma Widmann
