FloDesign Wind Turbine, ein Spin-off des Luft- und Raumfahrtkonzerns FloDesign aus dem amerikanischen Bundesstaat Massachusetts, hat eine Windturbine entwickelt, die bald Strom zum halben Preis herkömmlicher Windkraftanlagen herstellen soll. Die Firma sammelte kürzlich eine erste Risikokapitalrunde in Höhe von sechs Millionen Dollar ein und hat erste Partnerschaften mit Windparkentwicklern angekündigt.
Das Turbinen-Design des Unternehmens orientiert sich an einer Technologie, die ursprünglich für Jet-Triebwerke entwickelt wurde und umgeht dadurch ein fundamentales Problem herkömmlicher Windräder: Trifft darauf eine steife Brise, wird rund die Hälfte der Luft um die Rotorblätter herum gezwungen anstatt durch sie hindurch. Die Energie des so abgelenkten Windes geht dabei verloren. Resultat: Bestenfalls nutzen traditionelle Windräder nur 59,3 Prozent der im Wind enthaltenen Energie. Dieser Wert wird auch Betz-Grenze genannt.
FloDesign umgibt seine Rotorblätter deshalb mit einer Abdeckung, die die Luft durch sie hindurch lenkt und beschleunigt, was den Energieoutput erhöht. Das neue Design erreicht soviel Leistung wie konventionelle Anlagen doppelten Durchmessers. Die kleinere Rotorblattgröße und weitere Verbesserungen erlauben es solchen Anlagen dann, näher beieinander zu stehen, was die Windmenge pro Hektar Land erhöht.
Die Idee, die Rotorblätter zu umbauen, ist eigentlich nicht neu. Frühere Designs waren allerdings zu groß, um sich praktisch umsetzen zu lassen und außerdem zu leistungsschwach. Einer der Gründe dafür war, dass die Blätter sehr stark an die Windrichtung angepasst werden mussten – zwischen drei und vier Grad, wie FloDesign-Chef Stanley Kowalski sagt. Die neuen Rotorblätter der Firma sind kleiner und können deshalb mit Winkeln arbeiten, die 15 bis 20 Grad von der exakten Windrichtung entfernt liegen.
Von vorne sieht die neue Windturbine ein bisschen wie der Ansaugschacht eines Jet-Motors aus. Kommt Luft an, trifft sie zunächst auf eine Anzahl feststehender Blätter, dem so genannte Stator-Bereich. Er leitet die Luft auf bewegliche Blätter weiter, das Rotor-Segment. Die Luft dreht letzteres dann und kommt auf der anderen Seite wieder heraus – langsamer als vor dem Turbinendurchgang. Die Abdeckung ist dabei so geformt, dass sie die sich recht schnell bewegende Außenluft in Bereiche kurz hinter dem Rotor lenkt. Die sich schnell bewegende Luft beschleunigt die sich verlangsamende, wodurch ein Unterdruck hinter den Turbinenblättern entsteht, der noch mehr Luft ansaugt.
Paul Sclavounos, Professor für Maschinenbau am MIT, glaubt, dass so ein Design den Output einer Turbine verdoppeln oder sogar verdreifachen könnte. Ein Teil der Zunahme ergibt sich allein daraus, dass die Luft dank der Abdeckung durch die Turbine geleitet wird. Außerdem helfe es, die Luft um die Turbine herum zu verwenden, um den Luftdurchfluss zu beschleunigen. Das erhöhe die Energieausbeute deutlich. Die Kernfrage sei bei alledem allerdings, ob die neuen Turbinen zu einem Preis gebaut und gewartet werden könnten, der niedrig genug sei, meint Sclavounos.
FloDesign hat bereits einen kleinen Prototypen seiner Technik für Windtunneltests gebaut. Der nächste Schritt ist die Herstellung eines Systems mit einem Durchmesser von 3,65 Metern und einem Output von 10 Kilowatt. Dieser Prototyp soll Ende nächsten Jahres oder Anfang 2010 fertig sein, kommerzielle Systeme dann bald nachfolgen. (Bestellungen werden derzeit noch nicht entgegengenommen.) In den nächsten Jahren sollen so sogar Turbinen entstehen, die eine Leistung von bis zu einem Megawatt pro Stück haben werden.
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