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Alternative Energie Windkraft:Quirl statt Propeller

Jeder kennt die riesigen Windkraftanlagen und mancher stört sich an ihnen. US-Wissenschaftler haben nun kleinere, karussellförmige Windräder entwickelt, die pro Fläche mehr Energie liefern als die riesigen Propeller. Aber es gibt auch Nachteile.

In einer kargen Hügellandschaft nördlich von Los Angeles wagt John Dabiri einen Kampf David gegen Goliath. Der Ingenieur des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena testet hier ein neues Windparkdesign mit besonderen und besonders kleinen Windrädern. Wie Rührbesen einer Küchenmaschine stecken sie in der goldbraunen Erde.

"Wir arbeiten mit Windrädern, die um eine vertikale Achse rotieren", erklärt Dabiri. Sie sind nur zehn Meter hoch, und jedes liefert mit maximal 1200 Watt eine elektrische Leistung, die gerade für den Betrieb eines Heizlüfters ausreicht.

Mit diesen kleinen Windquirlen will der Caltech-Forscher künftig den etablierten Windparks Konkurrenz machen, auch wenn dort gut hundert Meter hohe, bis zu fünf Millionen Watt (Megawatt) starke Anlagen die Stromernte einfahren.

Mit unserem Konzept können wir mindestens zehn Mal so viel Leistung pro Fläche liefern wie konventionelle Windparks", behauptet Dabiri. Seine Idee dabei ist, sehr viele Vertikalwindräder möglichst dicht nebeneinander zu stellen. "Sie können auf weniger als fünf Meter zusammenrücken, ohne dass die Leistung leidet", berichtet er. Die Windkraftanlagen sind dabei so positioniert, dass zwei benachbarte Turbinen immer entgegengesetzt rotieren. Dann entsteht zwischen ihnen ein Sog, von dem beide profitieren.

Die Strategie funktioniert

Für einen klassischen Windpark dagegen sind Fünf-Meter-Abstände schlicht undenkbar. An Land werden sie üblicherweise rund 500 Meter weit voneinander entfernt aufgebaut; Off-Shore kann die Distanz einen Kilometer erreichen. Dichter platziert würden sich die Windradriesen gegenseitig Wind wegnehmen oder unerwünschte Turbulenzen erzeugen.

So erreicht ein moderner Park mit Sechs-Megawatt-Turbinen im besten Fall eine Leistungsdichte von gut 14 Watt je Quadratmeter. In Dabiris Testfeld kamen die ersten Anlagen auf Werte zwischen gut 20 und knapp 50 Watt je Quadratmeter.

Mit Tests an sechs vertikalen Windrädern konnte der Ingenieur zeigen, dass seine Strategie funktioniert. "Die Vertikalwindräder sind außerdem billiger zu produzieren und leichter zu warten", glaubt Dabiri. Schwere Bauteile wie Generator und Getriebe sitzen im Fuß der Anlage und nicht im Kopf wie bei den horizontalen Pendants.

Eine Mechanik, um sich in den Wind zu drehen, brauchen die Anlagen gar nicht. Außerdem sind die vertikalen Windturbinen weniger gefährlich für Vögel und, so die Vermutung des Forschers, auch für Anwohner leichter hinzunehmen.