Den Drachen vor den Karren spannen

Ein deutscher Erfinder will Lenkdrachen vor stromerzeugende Züge spannen. Crowdfunding soll der Erfindung zur Innovationsreife verhelfen.

Die Dänische Energieagentur hat die Kosten im Bau befindlicher Kraftwerke verglichen. Ergebnis: Windenergie ist nur halb so teuer wie Kohlekraft. Dass die Windkraft ein wichtiger Baustein der Energiewende wird, ist unbestritten. Deshalb wachsen die Windkrafträder – außer in Bayern – immer höher in den Himmel. Doch so richtig stark und konstant weht der Wind noch höher – auch über dem Land. Und hier setzt der Drachenbändiger Uwe Ahrens an.

Papa, mach doch mal!
© NTSUwe Ahrens ist ein Mann der Tat. Am liebsten ist er auf der Teststrecke mit Jeans und auch Gummistiefeln unterwegs. Dort greift der gelernte Werkzeugmacher und spätere Luft- und Raumfahrtingenieur auch gerne selbst zum Schraubenschlüssel. Aber genauso oft steht der großgewachsene Manager gebeugt über einem riesigen Tisch mit Planzeichnungen, umgeben von Modellen und rauft sich die Haare. „Wann werden wir endlich mit der Energiewende durchstarten und dabei auch mit Drachen die Energie vom Himmel holen?"

Für das Ende dieser Geschichte müssen sicher noch einige Kapitel geschrieben werden, doch für den ideenreichen Ahrens begann sie damit, dass ihn eines Tages seine umwelt­aktiven Kinder anstupsten: „Papa, entwickle doch mal eine unsichtbare, tier-, pflanzen- und umweltfreundliche Energiequelle!" Keine leichte Aufgabe, war sein erster Gedanke. Und da Ahrens schon einmal ein Unternehmen aufgebaut und an die Börse gebracht hatte, wusste er, dass neben den Forderungen seiner Kinder, die Wirtschaftlichkeit der wichtigste und schwierigste Aspekt solcher Technologien ist.

Aber – wie das so ist mit den Flausen bei Unternehmern – die Suche nach einer Energiequelle ließ ihn nicht mehr los. Als ausgebildeter Flugzeugbauer und früherer Hobbysegelflieger erinnerte er sich an die Kraft und Stetigkeit des Windes in zunehmender Höhe. Klar könnte man immer größere und höhere Türme für Windräder bauen, um mit den Rotoren dort oben Strom zu produzieren. Das aber steht eindeutig im Widerspruch zur Vorgabe der Kinder: Unsichtbarkeit.

Je höher, desto kleiner
„Unsichtbar geht ja gar nicht", grübelte der Visionär, „aber klein, das geht!". Ein Flugzeug, ob nun Segel-, Privat-, Kampf- oder Verkehrsflugzeug ist aufgrund seiner Höhe am Himmel eigentlich immer nur als kleines Tüpfelchen zu erkennen. Selbst Zeppeline oder Heißluftballone werden mit der Höhe immer unsichtbarer. Aber wie sollte man mit Fluggeräten Windenergie vom Himmel holen?

Und da fielen Ahrens die Drachen und Ballons ein, die er als Kind häufig gehalten hatte. „Die Zugkraft in meinen Händen spüre ich heute noch", meint er lächelnd, „und dann sah ich etwas, das es damals noch gar nicht gab: Kitesurfer. Sie entwickeln mit kleinen Tuchflächen beachtliche Geschwindigkeiten und katapultieren sich dabei in extreme Höhen." Der nächste Gedanke war damit klar: „Man muss die Fluggeräte fesseln, um die Kraft des Windes an den Boden zu bekommen. Und wo eine Zugkraft ist, da kann man auch Energie erzeugen."

Je höher, desto stärker
Die Zugkraft des Windes kann sich sehen lassen, denn sie wächst mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit. Eine Verdoppelung der Windgeschwindigkeit ist gleichbedeutend mit der achtfachen Energie und eine dreifache Windgeschwindigkeit ist schon gleichbedeutend mit 27 Mal so viel Energie. Die konventionellen Windkraftwerke wollen deshalb auch immer höher hinaus und kommen dabei an die wirtschaftlichen Grenzen der Baukosten.

Mit der Flaute rechnen
Drachen in großer Höhe zu fesseln war der Grundgedanke. Aber auch da oben ist ab und zu – wenn auch fast vernachlässigbar und weniger als 4 Prozent des Jahres – so wenig Wind, dass ein Fluggerät ohne Antrieb herunter fällt. Ein Kitesurfer packt dann ein, geht nach Hause und wartet auf besseres Wetter. Ein Kind dagegen läuft meist hartnäckig eine ganze Weile, um den Drachen in der Luft zu halten. Aber wie sollte man einen „gefesselten Drachen" in der Luft halten?

Da kam Ahrens die zweite zündende Idee: „Wenn ich mit Zugkraft Energie erzeugen kann, dann kann ich auch Zugkraft einbringen, um mein Fluggerät für kurze Flauten in der Luft halten." Damit war das Grundkonzept der X-Wind Technologie (sprich: Cross-Wind Technologie) geboren, und der Rest schien im Modell ganz einfach: Für die Produktion von 5 Gigawattstunden Strom pro Jahr nehme man ca. 200 Meter Standardschienen der Bahn, dazu jeweils eine 1 MW Elektrolok, 5 Serienservomotoren, Seile, wie sie z.B. in der Fahrstuhltechnik bewährt sind und einen Energiedrachen. Für den Wartungsbereich nehme man noch 2 Standard­weichen, ein kurzes Stück Schiene und ein Servicegebäude mit Besucherfunktion, um Kunden, Kapitalgeber, Klima-, Landschafts-, Tier- und Pflanzenschützer für die neue Technologie zu begeistern.

Von der Idee zum nichtendenwollenden Kampf
Doch ganz so einfach ging es nicht und Ahrens ereilte das Schicksal aller Innovatoren: Nach der Gründung seiner Firma NTS im Jahr 2006 waren erst einmal 5 Jahre Zulassungsarbeit und Kapitalakquisitionszeit bis zur Baugenehmigung einer Versuchsanlage notwendig. Dazu mussten zahlreiche Lastenhefte geschrieben, 14 Zulassungsbehörden überzeugt, Leadinvestoren gefunden sowie Patentrecherchen und -anmeldungen durchgezogen werden …

Doch dann ist es endlich soweit: NTS beginnt in Friedland, Mecklenburg-Vorpommern mit dem Bau einer 400 Meter langen Windkraft-Teststrecke bei einer genehmigten Betriebshöhe von 100 Metern. Nach Begutachtung der Testanlage durch die PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) kann der Probebetrieb 2012 aufgenommen werden. Im gleichen Jahr präsentieren die Entwickler die Steuerungseinheit für den Drachen auf der „Industrial Green Tech" anlässlich der Hannover Messe. Auch die Kites werden immer größer. Nach erfolgreichen Testflügen mit 10 qm und 20 qm Kites geht der 40qm Testkite in Betrieb. Die Männer um Ahrens jubeln: Auf der Teststrecke wird Strom erzeugt und mit ca. 1.000 W/qm liegen die erzielten Ergebnisse deutlich über den angestrebten 700 W/qm.

 Von der Geraden zum Rundkurs
Nachdem das Herzstück der Anlage, die vollautomatische Kitesteuerung, auch bei verschiedenen Windrichtungen gute Ergebnisse zeigt, will man bei NTS keine Zeit mehr verlieren. Zeitgleich erfolgen die Entwicklung einer vollautomatischen Start- und Landevorrichtung, die Optimierung der Netzeinspeisetechnik und die Gründung einer Arbeitsgemeinschaft mit Entwicklern von Höhenwindtechnologien. Gemeinsam möchte man unter anderem die Klärung von Zulassungsfragen beschleunigen. Und während die bestehende Versuchsanlage laufend verbessert wird, erfolgt bereits ein Bauantrag für eine zweite, ovale Versuchsstrecke. Die größten Herausforderungen sind jedoch nicht technischer Natur. „Eigentlich waren die ersten Zulassungen und vor allem die Kapitalakquisition die härtesten Nüsse", erklärt Ahrens. „Für neue Technologien In Deutschland Geld zu beschaffen, ist Schwerstarbeit und 5 Jahre Zulassungszeitraum ein schier endloses Spießrutenlaufen. Ohne starkes Netzwerk und eine auf nachhaltige Technologien spezialisierte Venture Capital Firma hätten wir unsere bisherigen Etappenziele nie erreicht."

Vorteile der neuen Technologie
Mit der X-Wind Technik kann Strom, laut Aussagen der Entwickler, billiger als mit fossilen Brennstoffen hergestellt werden. Sie wäre damit die erste Technologie, die weltweit auch ohne Förderung und damit unabhängig von politischer Willkür profitabel CO2-frei arbeiten könnte. Auch gegenüber konventionellen Windkraftanlagen seien Vorteile auszumachen. So verbraucht eine X-Wind-Anlage gegenüber den Rotoren am Mast nachweislich nur 10 Prozent des Materials bei gleicher Energielieferung.1,2,3 Auch Vögel und Fledermäuse würden durch die Anlage nicht gefährdet und der Rückbau der Anlagen sei ein Kinderspiel im Vergleich zu gigantischen Windmühlen oder gar einem Atomkraftwerk. Auch die sonstigen Probleme der Windkraft in Deutschland möchte NTS lösen: Sowohl Drachen wie Boden-Anlage seien leise, ohne Schlagschatten­effekte (der Schatten des Drachens verschwindet zum Boden hin) und somit nahezu unsichtbar in der Landschaft. Und als ob man Horst Seehofer jeglichen Wind aus dem Drachen nehmen möchte, könne die Anlage ihrer Höhe wegen auch in Süddeutschland wirtschaftlich eingesetzt werden.  

Google bläst viel Geld in die Technik
All das klingt verlockend, doch für zukünftige Entwicklungen wie etwa den Bau einer größeren Vorführanlage braucht es weitere Investoren. „Die Politik gibt derweil lieber Geld für Gutachten aus, während Google schon mal den amerikanischen Wettbewerber Makani für viel Geld vom Markt gekauft hat und noch mehr Geld in die weitere Entwicklung investiert", ärgert sich Ahrens. Dabei haben Entwicklungen aus Deutschland nach Ansicht von Experten gute Chancen und NTS hat für 80 Prozent des Weltmarktes erteilte Patente. Hier schlummert unter Umständen ein erhebliches Potenzial zur langfristigen Schaffung von Arbeitsplätzen in einer gigantischen Wachstumsbranche. In Dänemark konnte man sehen, welche Impulse von der Windkraft ausgehen können.

Und hier zeigt sich, mit wie viel Überzeugung sich Ahrens der Sache verschrieben hat. „Noch glauben ja viele Menschen, es sei ganz hübsch, wenn es ein bisschen wärmer wird", wettert er, „aber die wenigsten wissen, dass ein Temperaturanstieg von 1 Grad die Speicherfähigkeit der Luft für Wasser um 6 Prozent erhöht. Wir werden früher oder später auch in Europa mit erheblichen Überschwemmungskatastrophen zu rechnen haben. Die letzte Jahrhundertflut hat uns rund 10 Milliarden Euro gekostet. Wann fangen wir also endlich an, CO2-freien Strom zu produzieren?"

Ahrens kann es deshalb kaum erwarten, seine Anlagen in ­Serie zu bauen, zu vermarkten und immer weiter zu verbessern. Er will dabei gerne auch mit Konkurrenten kooperieren, denn für ihn geht es nicht in erster Linie um den Profit, sondern um den Effekt. „Je schneller wir jetzt alle handeln, desto weniger werden uns die zu erwartenden Katastrophen kosten", ist Ahrens überzeugt und stürzt sich wieder mit vollem Elan auf die gleichzeitige Entwicklung der Technik und die Suche nach frischem Kapital.

von Fritz Lietsch

Mehr Infos zu Technik und Crowdfunding unter:
www.x-wind.de

1 WORKSHOP Fraunhofer IWES Flugwindenergie Band 1, 2012
2 Miles L. Loyd Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Calif., 1980
3 Airborne Wind Energy Ahrens, 2013


Höhenwindkraftanlagen
Mit steigender Höhe nimmt die mittlere Windgeschwindigkeit pro Jahr zu. Ab einer Höhe von rund 200 Metern hat die Erdober­fläche keinen Einfluss mehr auf die Windverhältnisse, Hindernisse bremsen den Wind nicht mehr aus. Flug-Windkraftwerke unterliegen deshalb optimalen Windbedingungen. forum stellt in loser Folge die interessantesten Entwicklungen vor. Siehe dazu auch den Beitrag „Crowd Champions" in der Ausgabe 3/2014 von forum, in dem mit „Ampyx Power" ein sogenanntes PowerPlane Projekt vorgestellt wurde.

 
Frischer Wind bei Google
Der Technologiekonzern Google kaufte bereits im Herbst letzten Jahres mit Makani Power einen Produzenten sogenannter Flug-Windkraftanlagen, deren Funktionsweise sich drastisch von herkömmlichen Windkraftwerken unterscheidet. Anstatt auf einem statischen Mast befinden sich die Strom erzeugenden Rotoren auf einem kleinen Fluggerät, welches einem Segelflugzeug ähnelt. Die Flug-Windturbine wird über ein Seil mit der Basisstation am Boden verbunden und steigt kreisförmig zur gewünschten Höhe auf. Die Rotoren fangen an, Strom zu produzieren, welcher über das Halteseil zur Bodenstation abgeführt wird. Die Flug-Windkraftanlage erreicht eine Höhe von rund 350 Metern und kann somit Windverhältnisse nutzen, von denen Großwindkraftanlagen weit entfernt sind. Wenn die Windenergie für eine Stromproduktion zu gering ist, wird die Flug-Windkraftanlage zur Bodenstation gezogen. Das Engagement für Erneuerbare Energien durch Google hat viele Formen angenommen und man kann davon ausgehen, dass der Suchmaschinengigant auch hier das große Rad drehen möchte.
Mehr Infos: http://www.google.com/makani/    


Technik | Energie, 01.10.2014
Dieser Artikel ist in forum Nachhaltig Wirtschaften 04/2014 - Green Tech als Retter der Erde erschienen.
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