Bei klassischen Windkraftanlagen an Land befinden sich die Rotoren auf Türmen, die üblicherweise zwischen 100 und 150 Meter hoch sind. Sie ernten den Wind also aus den Luftschichten, die sich näher an der Erd- oder Wasseroberfläche befinden, als es das neue Höhenwindrad tun wird. Die Turbine ist in einer Höhe von etwa 170 Metern aufgesetzt und die Rotoren an der höchsten Stelle. Die Messungen an der Pilotanlage in Schipkau haben ergeben, dass der Wind in einer Höhe von 150 Metern im Jahresmittel mit etwa 6,5 Metern pro Sekunde weht, in einer Höhe von 300 Metern hingegen mit einer Geschwindigkeit von 8,7 Metern pro Sekunde. Da die Energie, die wir aus dem Wind gewinnen können, stark zunimmt, wenn der Wind schneller weht, führt eine Erhöhung der Windgeschwindigkeit von 6,5 auf 8,7 Meter pro Sekunde zu einem enormen Anstieg der verfügbaren Energie.
Die Windkraft wächst nicht proportional zur Windgeschwindigkeit, sondern viel stärker. Wenn der Wind doppelt so schnell weht, gibt es nicht doppelt so viel, sondern achtmal so viel Energie. Die zur Verfügung stehende Energie wächst nämlich mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Daher führt schon ein moderater Anstieg der Windgeschwindigkeit zu einem enormen Gewinn an Energie. Obwohl also – wie bei unserem Beispiel – die Windgeschwindigkeit von etwa 6,5 Metern pro Sekunde nur auf 8,7 Metern pro Sekunde und damit nur um 34 Prozent steigt, wächst die Energie, die wir daraus gewinnen können, um 139 Prozent. Höhenwindenergieanlagen lohnen sich also: Die Messungen unseres Wind-Messturms in Schipkau haben ergeben, dass wir mit unseren Windrädern in einer Höhe von 300 Metern fast den doppelten Ertrag mit dem gleichen Rotordurchmesser erzielen können.
Für dieses anspruchsvolle Projekt wurde eine neue Bauweise für das Windrad entwickelt, die es ermöglicht, die Turbine in 300 Metern Höhe zu installieren. Im Grunde handelt es sich dabei um einen Teleskopturm: In einem äußeren Turm wird gleichzeitig ein innerer Turm gebaut, auf diesen wird die Turbine in einer Höhe von etwa 170 Metern aufgesetzt. Der innere Turm wird dann so weit hochgezogen, dass er eine Nabenhöhe von 300 Metern erreicht. Der Turm ist letztlich eine Gittermaststruktur, ähnlich den wohlerprobten Hochspannungsmasten, das Ganze in Kombination mit einer marktüblichen Turbine. Das heißt, wir haben im Grunde mehrere "State of the Art"-Techniken neu miteinander kombiniert, um daraus eine neue Technologie zu entwickeln – das nennt man eine architektonische Sprunginnovation.
Quelle: Christian Wiez, enercity AG | SPRIND-Innovationsmanager Martin Chaumet