Flugwindkraftwerk

Ein Flugwindkraftwerk ist eine Windkraftanlage. Im Gegensatz zu klassischen Windkraftanlagen ist ein Flugwindkraftwerk nicht über einen Turm mit dem Boden verbunden, sondern fliegend über ein Halteseil befestigt.

Es lassen sich konstruktionsbedingt zwei Typen von Flugwindkraftwerken unterscheiden. zum einen kann das Flugwindkraftwerk in Form eines Surfkites konstruiert sein und die Anlage wird durch den dynamischen Auftrieb des Windes in der Luft gehalten. zum anderen werden ballonartige Flugwindkraftwerke konstruiert, die in der Luft gehalten werden, in dem sie mit Gas befüllt werden, das eine geringere Dichte als Luft aufweist.

Zudem werden Flugwindkraftwerke anhand des Ortes der Stromerzeugung unterschieden, welche entweder direkt in der Luft oder in einer Bodenstation erfolgen kann. Bei der Stromerzeugung in der Luft muss ein Generator und gegebenenfalls ein Getriebe in der fliegenden Anlage verbaut werden. Die Übertragung der elektrischen Energie erfolgt über ein in das Halteseil integriertes Stromkabel. Bei der Stromerzeugung am Boden befinden sich der Generator sowie das Getriebe in einer Bodenstation. Die mechanische Energie in Form von Zugkräften wird über Seile von der fliegenden Anlage nach einer Umwandlung in eine Drehbewegung an den Generator übertragen. In Abbildung 1 sind zwei beispielhafte Anlagentypen dargestellt.

In Abbildung 1a ist ein ballonartiges Flugwindkraftwerk dargestellt, welches den Strom direkt in der Luft erzeugt. An der drehbar gelagerten Hülle sind um die Längsachse Lamellen angeordnet, die durch das Widerstandsprinzip die kinetische Energie des Windes in eine Rotationsbewegung umwandeln. Der Strom wird über einen Generator erzeugt, der ebenfalls auf der Längsachse angebracht ist.

In Abbildung 1b ist ein Flugwindkraftwerk dargestellt, das in Form eines Surfkites ausgeführt ist und Strom über eine Bodenstation erzeugt. Bei diesem Anlagentyp lässt sich der Zyklus zur Stromerzeugung in die Arbeitsphase und die Rückholphase einteilen. Bei der Arbeitsphase steigt der Surfkite aufgrund seines Auftriebs auf und zieht das am Surfkite befestigte Halteseil aus der Seiltrommel der Bodenstation. Die Zugkraft des Seils wird über die Seiltrommel in eine Drehbewegung und mithilfe eines Generators in elektrische Energie umgewandelt. Sobald die maximale Höhe erreicht ist, muss das Halteseil wieder eingezogen werden. Dieser Vorgang wird als Rückholphase bezeichnet. Der Surfkite wird zu Beginn in eine Stellung gefahren, in der der Luftwiderstand möglichst gering ist, um eine schnelle Rückholung mit möglichst geringem Energieaufwand zu gewährleisten. Nachdem die Anlage wieder am Boden angekommen ist, wird der gesamte Zyklus wiederholt.

Im Gegensatz zu klassischen Windkraftanlagen können Flugwindkraftwerke in Höhen von mehreren hundert Metern eingesetzt werden. Das Höhenprofil des Windes zeigt, dass bei großen Einsatzhöhen höhere Windgeschwindigkeiten genutzt werden können. Dadurch kann die Leistungsausbeute gesteigert werden, da sich beispielsweise bei einer Verdopplung der Windgeschwindigkeit die im Wind enthaltene Leistung verachtfacht. Aufgrund der Tatsache, dass der Wind in großen Höhen stetiger weht, reduziert sich zusätzlich die Stillstandszeit bei Flugwindkraftwerken.

Im Jahr 2015 befanden sich Flugwindkraftwerke noch in der Prototypenphase.

Englische Übersetzung(en):

high-altitude wind power