Vertikale Windräder: leiser, optisch ansprechender und töten weniger Vögel

Windräder

Bild: kklausi / pixelio.de

Es ist etwas kleiner als die „gängigen“ Windräder, aber durch seine vertikale Bauart hat das neue Windrad aus der Schweiz einen entscheidenden Vorteil: Es ist leiser, optisch ansprechender und tötet weniger Vögel. Deswegen könnte es in Zukunft dort stehen, wo es der Mindestabstand sonst verbietet – wenn die Technik den Winden standhält. Dies schreibt das russische online Magazin „SNA News“.

Weiter heißt es hierzu auf deren deutschen Webseite: "Viele Menschen wünschen sich mehr Windräder, weil sie die Vorstellung von Energie aus Wind deutlich dem Bild von Dampf und Rauch aus Heizkraftwerken bevorzugen. Aber die Vorstellung eines Windrads vor der eigenen Haustür ertragen sie noch weniger: Die Rede ist von Landschaftsverschandelung, großem Lärm und auch manchmal von Vogelleben, die vorzeitig beendet werden.

Wegen der ersteren Probleme wurde im Jahr 2020 von Wirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) sogar ein bundeseinheitlicher Mindestabstand von 1000 Metern zwischen Windrad und der nächsten Siedlung vorgeschlagen. Die Regelung ist zwar dann doch Ländersache geblieben, aber Nordrhein-Westfalen zum Beispiel hat Altmaier mit einem Mindestabstand von 1500 Metern übertrumpft.

Problem des Mindestabstands

Ein radikaler Ansatz, die oben skizzierten Probleme zu lösen, ist der des spanischen Unternehmens „Vortex Bladeless“, das auf die Rotorenblätter ganz verzichtet und derzeit in einem Pilotprojekt erprobt wird. Das Produkt sieht eher aus wie ein Windstab als ein Windrad.

Ein gemäßigterer Ansatz dagegen kommt aus der Schweiz und hat auf dem Markt auch schon etliche kleinere Vorläufer, dringt aber als erster seiner Art in die Größenverhältnisse leistungsstarker Windräder vor. Es handelt sich um ein vertikales Windrad des Schweizer Unternehmens „Agile Wind Power“.

Zum Hintergrund: Windräder werden nach der Achse, um die sich die Rotorenblätter drehen, eingeteilt. Die gängigen Giganten, die man bei einer Autobahnfahrt zu sehen bekommen kann, drehen sich um eine horizontale Achse. Die Rotoren von kleinen Windrädern, die in kleinen Ausführungen hier und da auch auf Dächern zu sehen sind, drehen sich um eine vertikale Achse.

Ruhiges Erscheinungsbild, geringere Lärmemission

„Bei der ersten Begegnung mit dem Konzept der vertikalen Windkraftanlagen vor gut zehn Jahren waren die Vorteile dieser Technologie schnell ersichtlich: ruhiges Erscheinungsbild, da die zylindrische Grundform bestehen bleibt und geringere Lärmemissionen durch die langsamere Drehbewegung“, erzählt Patrick Richter, Geschäftsführer des Unternehmens „Agile Wind Power“ im Gespräch mit SNA-News. „Damit gab es natürlich ein breites Einsatzgebiet dieser Anlagen, wenn sie so groß genug gebaut werden können, dass sie auch wirtschaftlich sind.“

Dass im Rennen der beiden Radtypen das horizontale Windrad gewonnen hat, ist dennoch kein Zufall. Vertikale Windräder haben einen geringeren Wirkungsgrad, bringen höhere Stromkosten mit sich und sind anfälliger für Schäden, da bei zu starken Windverhältnissen die Rotoren nicht einfach aus dem Wind gedreht werden können.

Auch Richter kennt dieses Problem: „Die Herausforderung der vertikalen Windkraftanlagen ist – vom einzelnen Rotorblatt aus betrachtet – dass der Anströmwinkel des Windes sich immer ändert. Damit die Strömung an den Blättern nicht abreißen kann, muss eine hohe Drehgeschwindigkeit gehalten werden, die jedoch zu hohen Zentrifugalkräften und Vibrationen führt.“

Weniger tödlich für Vögel und Fledermäuse

Auf seiner Seite führt das Unternehmen das verringerte Risiko an, dass Vögel und Fledermäuse von den Rotoren getötet werden, da hier von oben herabrasende Rotorblätter die größte Gefahrenquelle darstellen.

Das Flexibilitätsproblem des Windrads hat das Unternehmen durch steuerbare Rotorblättern angegangen, sodass diese sich nach der Windlage richten können. Das soll laut Richter größere Anlagenformen ermöglichen – wie eine Pilotanlage im rheinland-westfälischen Grevenboich. Diese mit einem Rotordurchmesser von 32 Metern und einer Gesamthöhe von 105 Metern nähert sich den gängigen Horizontal-Windrädern an.

Schock über einen Gebrochenen Rotorarm

Am Ziel ist das Unternehmen allerdings noch nicht. Das zeigt ein Vorfall am Prototyp aus dem November 2020, als „eine starke Böhe mit gleichzeitigem Windrichtungswechsel zu einem Lastfall führte, der nicht Teil der Zertifizierungsnorm ist", was die Anlage überlastete und ein Rotorarm brach. „Der Schock über den Vorfall war im ersten Moment sehr groß“, erzählt Richter. „Gleichzeitig waren wir aber auch froh darüber, dass bei dem Vorkommnis niemand verletzt wurde. Damals war noch nicht klar, was genau zu dem Vorfall führte. Erst im Nachhinein, auf der Basis der aufgezeichneten Daten, konnte der genaue Ablauf nachvollzogen und neue Erkenntnis gewonnen werden.“

Fest steht aber, dass der Prototyp aufgezeigt hat, wo die Anlage noch optimiert werden muss. Von den Produktionskosten her will Richter die Anlage auf „ein vergleichbares Maß“ zu horizontalen Anlagen bringen. Aber wieso und wo wird man überhaupt eine vertikale Anlage einer horizontalen vorziehen?

Einsatzbereiche

„Die Eigenschaften der Vertikal Sky®, lassen die Anlage für die dezentrale Eigenstromproduktion für Industrie und Gewerbe einsetzen. Also zum Beispiel eine Kläranlage, die ihren eigenen Strom produzieren kann und eben oft in Nähe von Siedlungen steht“, erklärt der Geschäftsführer des Unternehmens. „Oder ein Kühllager, das viel Strom benötigt, diesen aber erneuerbar herstellen will. Oder eine kleine Gemeinde, die unabhängig von fossilen Energieträgern den eigenen Strom erzeugt und verbraucht, sicher auch in Kombination mit anderen erneuerbaren Energien wie Solar- oder Wasserstrom.“

Entscheidend ist also ein recht übersichtlicher Energiebedarf von Industrieanlagen, die eine eigene Stromversorgung aufbauen wollen, und vor allem wohl eine Nähe zu Siedlungen. Denn im Gegensatz zu horizontalen Anlagen werden die vertikalen Geschwister vom Erscheinungsbild eher akzeptiert. Auch wenn es mittlerweile sehr leise Horizontal-Anlagen gibt, soll der Lärmfaktor bei Vertikal Sky® gemäß Agile Wind Power dreimal geringer sein.

Laut Richter soll für die Schweizer Anlage auch nicht gelten, dass sie weniger leistungsfähig als horizontale Varianten sein wird. „Wir sehen in den Untersuchungen, das wir mindestens die gleich gute Effizienz wie horizontale Anlagen erreichen können“, so Richter.

Werden künftig solche Anlagen dort zu sehen sein, wo horizontale durch die Abstandsregel nicht erlaubt sind? Langfristig scheint das ein Ziel des Unternehmens zu sein: „Unsere Anlagen sind derzeit nicht generell von einer Regel ausgenommen. Allerdings sieht das Erneuerbare-Energien-Gesetz vor, dass technische Innovationen immer gesondert betrachtet werden müssen. Da fallen wir im Moment drunter. Mittelfristig sind wir überzeugt, dass aufgrund der geringeren Emissionen unserer Anlagen auch eine separate Beurteilung gemacht werden wird. Dafür setzen wir uns ein“, erläutert Richter."

Quelle: SNA News (Deutschland)