Windkraft neu erfunden

Windkraftanlagen haben sich als fester Bestandteil der Energiewende über Jahre etabliert. 1950 ging das erste, von Ulrich Hütter entworfene, Dreiflüglerrad in Serienproduktion. Seitdem ist die Windkraft auf Erfolgskurs und macht heute den größten Anteil der erneuerbaren Energien in Deutschland aus. Doch auch diese junge Erfindung wird regelmäßig revolutioniert. Wir geben Ihnen Einblick in die neusten Forschungsergebnisse.

Senkrecht verdreht

Auf eine interessante Entdeckung im Bereich der Windkraft stießen Forschende der Oxford University. Sie fanden heraus, dass senkrechte Windgeneratoren mehr Strom liefern als Mühlen mit waagerechter Achse. Denn bisher bremsten sich zu nah stehende Windräder gegenseitig aus. Dagegen liefern Vertikalturbinen 15 Prozent mehr Energie, wenn sie eng beieinanderstehen. Durch die platzsparende Bauweise erzeugen Windparks mit senkrechten Generatoren auf der gleichen Fläche mehr Strom. Die dynamische Rotorform macht die Anlagen für jede Windrichtung kompatibel und bietet einen weiteren Vorteil: Der Stromgenerator befindet sich am Fuß des Masts und benötigt so keine Gondel, welche das Getriebe und den Stromerzeuger beherbergt.

Windrad Nabe

Frischer Wind gegen den Uhrzeigersinn

Die Rotoren von Windrädern drehen sich im Uhrzeigersinn. Das ist ein ungeschriebenes Gesetz und nahezu alle Anlagen in Deutschland entsprechen dem. Zwei Forscher des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) haben im vergangenen Jahr eine aufsehenerregende Entdeckung gemacht: Die Windräder drehen sich falsch herum. An sich ist an der Drehrichtung nichts falsch, doch würden Windräder gegen den Uhrzeigersinn drehen, ließe sich mehr Energie gewinnen. Für eine flache Erde wäre die derzeitige Konstruktion unserer Windräder optimal. Wir leben aber auf einem Globus, der sich um die eigene Achse dreht. Das findet in der Auslegung der momentan verwendeten Technik keine Beachtung. Die Corioliskraft wird außen vor gelassen. Aufgrund der Erdrotation lenkt sie auf der Nordhalbkugel das Wasser und die Winde in Strömungsrichtung gesehen nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. Die Kraft nimmt in Richtung der Pole immer mehr zu. Da sie das globale Windsystem beeinflusst, hat sie auch Auswirkungen auf das Wetter. In unseren Breiten strömt die Luft Richtung Nordpol und wird daher nach Osten abgelenkt. Der Wind kommt in Deutschland also meistens aus dem Westen vom Atlantik her. Er bringt deshalb eher feuchte Luft mit gemäßigten Temperaturen.

Optimale Ausbeute

Damit Windräder das Maximum an Energie erzeugen, müssten sie sich hierzulande also nach links, gegen den Uhrzeigersinn, drehen. Somit würde sich die Strömung hinter dem Rotor schneller wieder regenerieren und dahinterstehende Windräder deutlich stärker angetrieben. Die Forscher kalkulierten, dass die Energieausbeute zwischen 11 und 23 Prozent höher wäre.  Turbulenzen berücksichtigten sie in ihrer Berechnung kaum. Der Effekt macht sich auf See, wo die Abstände der Anlagen größer und die Turbulenzen geringer sind, stärker bemerkbar als an Land.

Vogelschwarm

 

Windräder in schwarz

An Windrädern hagelt es von Seiten der Naturschützer regelmäßig Kritik. Vögel übersehen sie oftmals und verunglücken teilweise schwer. Forscher vom Norwegian Institute for Nature Research malten im Rahmen eines Feldversuchs jeweils ein Rotorblatt der Räder im Windpark Smøla in Norwegen schwarz an. Damit reduzierte sich die Vogelsterblichkeit um ganze 70 Prozent. Ein einziges schwarzes Rotorblatt genügt also, um die Vögel zu schützen. Die Studie lief über drei Jahre und die Forscher dokumentierten in dieser Zeit die Anzahl der toten Vögel unter den Türmen.

Durch den höheren Kontrast sind die Rotoren für Vögel wahrscheinlich besser sichtbar. Die Bewegungsunschärfe verringert sich und die Tiere weichen aus. Die Forscher versuchten es auch mit schwarzer Farbe an den unteren Abschnitt des Windradturmes. Das half, die Vogelsterblichkeit um 50 Prozent zu senken. Die Wissenschaftler empfehlen, ähnliche Experimente in anderen Windparks durchzuführen, bestenfalls sogar mit einer Kombination aus beiden Methoden. Großer Pluspunkt ist, dass sie einfach und kostengünstig umzusetzen sind.

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