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29.06.2018

Flugwindkraft

Forschungskonsortium will Pilotanlage realisieren

Skysails Power will gemeinsam mit EnBW, EWE OSS und der Leibniz Universität Hannover die Höhenwindenergie voranbringen. Bis 2020 wollen die Projektpartner eine vollautomatische Flugwindkraftanlage entwickeln, realisieren und testen.

Flugwindkraft SkySails
Funktionsmodell SkySails
Flugwindkraft SkySails - In Klixbüll hat Skysails bereits eine Testanlage für eine Flugwindkraftanlage errichtet.
In Klixbüll hat Skysails bereits eine Testanlage für eine Flugwindkraftanlage errichtet.
Foto: Skysails

„Skypower100“ heißt das Forschungsprojekt, in dessen Rahmen die Skysails Power GmbH, die EnBW Energie Baden-Württemberg AG, die EWE Offshore Service amp; Solutions GmbH und die Leibniz Universität Hannover eine Flugwindkraftanlage entwickeln wollen. Das Ziel ist eine Pilotanlage mit einer Nennleistung von 100 kW.

Das System soll voll autonom arbeiten, der Drachen soll also selbsttätig starten, landen und sich verstauen können. Aus dem Betrieb der Pilotanlage will das Konsortium zunächst Erkenntnisse zur Skalierung der Technologie in die Megawatt-Klasse gewinnen. Außerdem sollen Effizienz und Zuverlässigkeit der Technologie verbessert werden, so dass das System perspektivisch auch offshore zum Einsatz kommen kann. Gefördert wir das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Skysails Power koordiniert das Projekt und ist für Entwicklung, Produktion, Installation und Test der Pilotanlage zuständig. EWE OSS ist federführend verantwortlich für die Standortsuche, Projektierung, Genehmigung, Erschließung, Fundamentierung sowie für den Netzanschluss des Demonstrators. EnBW untersucht im Rahmen des Projektes die Höhenwindpotenziale in den Zielmärkten und die jeweilige Genehmigungssituation. Das Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik der Leibniz-Universität Hannover ist für den Entwurf und die Untersuchung des Antriebsstrangs verantwortlich.

Funktionsweise des Systems

„Der vollautomatische Betrieb des Systems ist aktuell das größte technische Arbeitsfeld für uns“, sagt Skysails-Geschäftsführer Stephan Wrage. Denn die der Pilotanlage zu Grunde liegende Technologie hat Skysails zu großen Teilen bereits für die Schifffahrt entwickelt. Das System besteht aus fünf Hauptkomponenten: Einem frei fliegenden Zugdrachen mit Seil, einem Start- und Landesystem, einem Steuerungssystem, einem Generator und einer Trägerplattform.

Wenn das System den Betrieb aufnimmt, wird der Zugdrachen zunächst am Start- und Landemast auf Starthöhe gehoben. Dort entfaltet sich der Drachen auf seine vollständige Größe. Anschließend fährt eine Winde das Zugseil aus, bis der Drachen die Arbeitsflughöhe erreicht. Diese liegt in der Regel zwischen 200 und 800 m Höhe – je nach lokalen Gegebenheiten und genehmigungsrechtlichen Auflagen.

Zur Energieerzeugung zieht der Drachen das Zugseil von der Winde, die mit einem Stromgenerator verbunden ist. Ist die maximale Zugseillänge erreicht, beginnt die Rückholphase. Dazu wird der Zugdrachen zunächst automatisch aus dem Wind geflogen, so dass seine Zugkraft nur noch sehr gering ist. Der Generator arbeitet nun als Motor und rollt das Seil wieder soweit auf, bis die nächste Energieerzeugungsphase beginnen kann, wobei für die Rückholung nur ein Bruchteil der in der Leistungsphase erzeugten Energie gebraucht wird. Ein Zyklus dauert zwischen 2 und 3 min.

Zum Landen fährt die Winde das Zugseil vollständig ein und der Zugdrachen dockt wieder an den Start- und Landemast an. Danach faltet sich der Zugdrachen ziehharmonikaartig zusammen und senkst sich am Mast bis in die Stauung ab.

Ursprünglich entwickelt hat Skysails die Technologie vor allem für die Schifffahrt. Dort ist sie auch bereits mit Nennleistungen von bis zu 2 MW und einer Drachenfläche von 400m² vereinzelt im Einsatz. Nun soll die Stromerzeugung ins Visier genommen werden. Marktchancen sieht Wrage vor allem in Off-Grid-Anwendungen, in Taifun-Regionen und in schwimmenden Offshore-Windfarmen.

(Katharina Garus)