Foto: University of Aarhus

Studie nennt Vorteile

Die Zukunft der Windkraft liegt im Multirotor

Eine Studie der Universität Aarhus zeigt, dass Turbinen mit vier Maschinenköpfen und zwölf Flügeln den modernen Windkraftanlagen überlegen sind.

Inhaltsverzeichnis

Nicole Weinhold

Moderne Windkraftanlagen werden mit immer längeren Flügeln auf immer höheren Türmen gebaut. Kein Wunder, die überstrichene Fläche der Riesenrotoren von bis zu 222 Metern fängt hervorragende Winderträge ein. Hohe Türme sorgen im Binnenland dafür, dass bodennahe Turbulenzen ausgeklammert werden. Seit Jahrzehnten gibt es nur diese eine Richtung im Windkraft-Design - größer und höher. Fast - denn tatsächlich gab es in den vergangenen Jahren immer mal wieder ein Aufblitzer anderer Technologie-Ansätze.

Nun sorgt einmal mehr der Multirotor für Aufmerksamkeit. Wissenschaftler der Universität Aarhus in Dänemark und der Universität Durham in Großbritannien zeigen anhand von Computersimulationen, dass eine Turbinen mit vier Rotorköpfen mit jeweils drei Flügeln auf einem einzigen Turm Vorteile hätte gegenüber dem bisherigen Standard. Eine Windturbine erntet Energie vom anströmenden Wind. Beim passieren der Rotorblätter entsteht dort eine Region mit geringer Windgeschwindigkeit und mehr Turbulenzen, der sogenannte Wake-Effekt. Windkraftanlagen innerhalb eines Windfeldes sind von dieser Abschattung oft negativ beeinflusst - zum einen durch geringere Stromernte, zum anderen durch Materialbelastung wegen der Turbulenzen.

Ein weiterer Nachteil der bisherigen Großturbinen sei, so Mahid Abkar, wissenschaftlicher Assistent im Department für Energie an der Uni Aarhus, der teurer werdende Transport der immer größeren Komponenten. Und auch die Montage werde aufwändiger.

Die Wissenschaftler haben nun per Computersimulation festgestellt, dass eine Turbine mit vier Rotoren bei gleicher überstrichender Fläche rund 15 Prozent weniger kosten würde als der Standard-Dreiflügler. Die Konstruktion sei zudem deutlich leichter und lasse sich besser transportieren. Und sollte einer der Rotoren ausfallen, würden die anderen Turbinen weiter Energie produzieren - im Gegensatz zu herkömmlichen Turbinen. Hinzu komme, dass die Anlage mit vier Rotoren etwas mehr Energie erzeuge, rund zwei Prozent.

Der Multirotor von Vestas

Die Idee vom Multirotor ist nicht neu. 2016 machte der dänische Hersteller Vestas auf sich aufmerksam, weil er genau solch eine Turbine in einem Testfeld der Technischen Universität von Dänemark nahe Roskilde aufstellte. Die Anlage hatte nur 900 kW - aber nach zwei Jahren Messung zeigte sich auch dort ein Mehrertrag. Warum Vestas das Konzept nach der Testanlage nicht weiter verfolgt hat, ist nicht bekannt. Vestas baute übrigens einen solchen Multirotor schon in den 90er Jahren.

Die Idee verfolgten in der frühen Zeit der modernen Windkraft viele Turbinenbauer. Der Niederländer Henk Lagerweij etwa hat Turbinen mit fünf und sogar sieben Rotoren für seine Firma Lagerwey entwickelt. Hat davon aber schon seit jahrzehnten Abstand genommen.

Große Hoffnung macht derweil die Offshore-Turbine von Aerodyn mit zwei Rotoren. Die erste Testanlage ist bereits in kleinem Maßstab errichtet. EnBW plant ab 2025 einen Offshore-Windpark mit 1.000 MW in den USA. Dort könnte die Turbine dann eingesetzt werden. Als Firmenchef Sönke Siegfriedsen die Anlage 2014 vorstellte, war sie bereits mit acht MW geplant.

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