Erneuerbare Energie Dreifacher Ertrag: Kommt das Windrad der Zukunft aus Sachsen?

23. August 2021, 14:43 Uhr

Der Ausbau der Windkraft ist in Deutschland ins Stocken geraten. Dabei ist Windenergie enorm wichtig für die Erreichung der Klimaziele. Neuer Schwung kommt jetzt aus Leipzig. Ein 92-Jähriger Ingenieur hat ein neues Windrad entwickelt, das leistungsfähiger und effizienter sein soll.

von Falko Schuster

• 40 bis 50 Prozent des in Deutschland verbrauchten Stroms sollen bis zum Jahr 2025 aus erneuerbaren Energien stammen.

• Das Problem bisheriger Windkraft-Anlagen: Biegungskräfte, die mit steigender Höhe das Material angreifen.

• Höhenwinde sind stärker und konstanter, was die "Windernte" ertragreicher machen kann.

• Türme als Dreibeinkonstruktion mit anderem Technikaufbau könnten weiter oben Wind ernten.

Ein 92-jähriger Maschinenkonstrukteur aus Leipzig hat ein völlig anderes Windrad entwickelt, das leistungsfähiger und effizienter als herkömmliche Modelle sein soll. Horst Bendix arbeitete bis zu seinem Ruhestand 1995 als Forschungs-Chef beim Leipziger Schwermaschinenbauer Kirow. Dort war er der Mann fürs Schwere, konstruierte Kräne und Braunkohlebagger. Mit insgesamt 60 Neu- und Weiterentwicklungen war Bendix international erfolgreich.

Neuartige Konstruktion ermöglicht Windernte weiter oben

Was macht sein neues Windrad-Modell so spektakulär, auch wenn es auf den ersten Blick gar nicht so aussieht? Warum könnte es die Vorlage werden für das Windrad der Zukunft? Es kann in bislang unerreichten Höhen "Wind ernten".

Elektroingenieur Falk Zeuner, der für die Terrawatt GmbH arbeitet, sagt rückblickend über die Anfänge der Energiegewinnung über Windräder: "Ich habe vor 20 Jahren gedacht, dass die Anlage mit 50 Meter Höhe und 40 Meter Rotordurchmesser schon fast das Ende der Fahnenstange sein müsste. Und dann wurde es größer, größer, größer und ich glaube, da ist kein Ende in Sicht." Genau das zeigt die sogenannte Höhenwindanlage, die der 92-jährige Horst Bendix entwickelt hat. Der Ingenieur im Ruhestand erklärt den Vorteil seines Modells: "Man kommt dadurch in Höhen über 200 Meter. Der Nutzen ist ein höherer Energieertrag." Aus seiner Sicht "pures Geld", denn in den höheren Luftschichten wehen die Winde stärker und konstanter. Diese Höhenwinde will Horst Bendix mit seiner Anlage nutzen.

Leistungsvergleich: Herkömmliches Windrad, Höhenwindrad

Eine geniale Idee, findet Windenergie-Experte Falk Zeuner: "Mit so einer großen Anlage in so großer Nabenhöhe kann ich jenseits von 20 bis 30 Gigawattstunden pro Jahr ernten. Mit einer herkömmlichen zum Beispiel zehn." Der Ertrag könnte also doppelt bis dreifach so hoch sein. Der Leipziger Elektro-Ingenieur hat schon einige Windparks weltweit geplant und gebaut. In einem solchen in der Nähe von Leipzig sind die Windräder zum Beispiel 140 Meter hoch und erzeugen pro Jahr 20 Gigawattstunden Strom. Das entspricht dem jährlichen Verbrauch von 6.000 Drei-Personen-Haushalten. Mindestens 18.000 solcher Haushalte könnten dagegen mit nur einem Bendixschen Höhenwindrad versorgt werden.

Windräder: Was macht den Unterschied?

Und was ist eigentlich anders an den Windrädern, die sich der betagte Ingenieur ausgedacht hat? Ganz einfach. Er hat den klassischen Aufbau komplett umgekrempelt: Die Windkraftanlage von heute besteht aus einem Turm, auf dem befindet sich eine drehbare Gondel mit der Rotornabe, auf der die Rotorblätter sitzen. In der Gondel ist der Stromgenerator eingebaut und die ganze Anlage steht auf einem kräftigen Fundament. Doch solche Anlagen haben mit einem schweren Problem zu kämpfen: Den Biegekräften. Horst Bendix erklärt, was den Türmen zu schaffen macht: "An der Windenergieanlage wirkt der Wind auf den Rotor mit einer erheblichen Kraft, mit vielen Tonnen. Der Turm biegt sich dadurch durch und muss dieser Biegung widerstehen und verlangt ein großes Widerstandsmoment über dem Boden." Je höher der Turm, umso stärker sind also auch die Biegekräfte. Dadurch wächst das Risiko für Instabilität sowie für Schäden in der Materialstruktur. Horst Bendix ersetzt bei seiner Anlage den Turm durch eine Dreibein-Konstruktion, die aus einer vertikalen Säule und zwei Stützsäulen besteht. Und eine andere Neuerung kommt hinzu: Der Generator befindet sich nicht mehr oben in der Gondel, sondern es lagern gleich mehrere unten am Fuß der Anlage. Über ein Riemensystem wird die Windenergie von oben nach unten zu diesen Generatoren geleitet.

Höhenwindrad ist den Biegekräften weniger ausgesetzt

Für Falk Zeuner liegt der Vorteil der Konstruktion auf der Hand: das Problem der Biegekräfte ist gelöst. Indem die Generatoren unten positioniert sind, entfällt das Turmkopfgewicht in der Höhe: "Das sorgt natürlich dafür, dass ich problemlos in höhere Regionen vordringen kann, wo wesentlich mehr Wind ist. Und das wiederum bedeutet wesentlich mehr Ertrag." Außerdem dreht sich der gesamte Turm automatisch mit der Windrichtung.

Patent ist da, Prototyp noch nicht

Horst Bendix' Höhenwindanlage ist inzwischen patentiert. Er hofft, dass er es noch selbst erlebt, dass er richtig liegt mit der Technik seiner Windanlagen. Noch gibt es zwar keinen Prototypen seiner Höhenwindanlage, aber erste Gespräche mit Interessenten, die eine Versuchsanlage bauen wollen. Wo es sich lohnen würde und "konfliktfrei" möglich wäre, sie zu bauen, wissen wir schon.