Wenngleich Sonnen- und Windenergie günstig in ihrer Produktion sind, stehen sie leider häufig vor einem entscheidenden Problem. Denn wenn das Sonnenlicht fehlt und zugleich der Wind nicht ausreichend stark weht, entstehen sogenannte Dunkelflauten in Deutschland. In diesen Phasen genügt die grüne Energie nicht, um unseren Bedarf zu decken. Infolgedessen müssen deutlich teurere Kraftwerke die Produktion von Strom hochfahren oder Strom aus dem Ausland bezogen werden. Doch genau für dieses Problem könnte sich ein neu konzipiertes Kraftwerk als Lösung erweisen.
Höhenwindrad soll Strom günstig, grün und zuverlässig liefern
An der Universität von Tsinghua in Peking, China, entwickelten Forscher eine Windkraftanlage, die zukünftig Höhenwind ausnutzen soll. Als Höhenwind bezeichnet man Windströme in einer Höhe ab 500 Meter über dem Erdboden. Die meisten der heutigen Windräder erreichen diesen nicht, da sie im Durchschnitt lediglich 150 bis 200 Meter hoch sind. Es gibt zwar Ausnahmen, die eine Grenze von 375 Metern anstreben, diese sind jedoch nicht die Regel. Den Wind in einer Höhe über 500 Meter zu nutzen, hat einen entscheidenden Vorteil. Er ist konstant und zuverlässig verfügbar, da ihn in dieser Höhe die Erdrotation selbst hervorbringt. Da sich unsere Erde rund um die Uhr dreht, würde dasselbe für die Stromproduktion des Windrads gelten. Eine Dunkelflaute könnte somit bei diesem Typ Windrad nicht länger bestehen. Genügend von ihnen könnten zur Absicherung der Grundlast beitragen und somit die fatale Lücke bisheriger Dunkelflauten zusätzlich zu Stromspeichern abfedern.
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Der vorgestellte Prototyp hat eine Leistung von 1,2 Megawatt und eine Länge von 60 Metern bei einer Breite von 40 Metern. Im Inneren des Höhenwindrads finden sich insgesamt zwölf Rotoren, die man wie die Ziffern im Ziffernblatt einer Uhr angeordnet hat. Verglichen mit den gängigen heutigen Windrädern, die eine Leistung von 15 bis 20 Megawatt liefern, ist ihre Leistung eher gering. Dafür wäre der Strom jedoch planbar verfügbar. Ein wertvoller Aspekt, um bisherige Nachteile in der Versorgung mit grünem Strom auszugleichen. Durch die schwebende Konstruktion soll das Windrad zudem mit weniger Aufwand in noch größere Höhen gelangen können, um durchgehend Strom zu erzeugen.
Dadurch entfällt die teure und aufwendige Konstruktion von hohen Stahlfachwerktürmen, wie sie bei einem anderen Höhenradtest in Deutschland zum Einsatz kommen. Diese entsteht in Schipkau und setzt auf einen 300 Meter hohen Stahlfachwerkturm, erreicht jedoch nicht den Wind ab 500 Meter Höhe. Von daher ist bisher unklar, ob die 4 Megawatt Leistung einen deutlich höheren Ertrag bringen, werden im Vergleich zu den Mehrkosten für die Höhe des Stahlfachwerkturms. Allerdings soll dieses Windrad bereits 2026 fertiggestellt werden und so verlässliche Daten für die zukünftige Planung liefern.
Bisherige Testläufe finden in Bodennähe statt
Auch wenn das Höhenwindrad zukünftig den Wind aus hohen Ebenen ausnutzen soll, laufen die derzeitigen Tests zunächst über dem Boden ab. So will das Forscherteam die aerodynamischen Eigenschaften in der Praxis testen. Insbesondere die Stabilität der Hülle sowie die Funktion der Kühlsysteme sind entscheidend, wenn das Kraftwerk zukünftig so weit über dem Boden operieren soll. Neben den ausstehenden Testläufen für den Prototyp arbeiten die Forscher noch daran, wie man das Windrad künftig stabil an einem Ort halten soll. Ebenso benötigt es für den zukünftigen Höhenbetrieb ausreichend lange Stromkabel, die ebenfalls mit den Bedingungen weit über dem Boden zurechtkommen müssen. Bevor das Höhenwindrad also final Strom aus über 500 Metern für uns liefern kann, sind folglich noch einige Anpassungen erforderlich. Sobald diese Schwierigkeiten jedoch gemeistert sind, wären die Dunkelflauten für die Windenergie und damit auch für erneuerbare Energien vergangene Probleme.