Ist die Zukunft vertikal?

Eine deutlich geringere Lautstärke sowie einfachere Logistik für Transport, Installation, Betrieb und Unterhalt – all das ermöglicht, die Vertikalachser von Agile Wind Power auch für die dezentrale Stromproduktion einzusetzen. Auch Standorte, die mit bestehenden Technologien nicht bedient werden können, lassen sich so endlich erschließen. So wirbt Hersteller Agile Wind Power für seine Vertikalanlagen in der Megawattklasse.

Nun bekommt das Konzept Unterstützung aus der Forschung, denn ein Team der School of Engineering, Computing and Mathematics (ECM) in Oxford Brookes unter der Leitung von Professor Iakovos Tzanakis hat eine Studie mit mehr als 11.500 Stunden Computersimulation durchgeführt, um zu zeigen, dass Windparks effizienter arbeiten können, wenn die traditionellen Propeller-Windturbinen (Horizontal Axis Wind Turbines, HAWTs) durch kompakte Vertical Axis Wind Turbines (VAWTs) ersetzt werden.

Die Studie zeigt zum ersten Mal das Potenzial von VAWTs in großem Maßstab, so die Forscher. Vertikalachser drehen sich um eine Achse, die senkrecht zum Boden steht und zeigen das entgegengesetzte Verhalten des bekannten Propellerdesigns. Zusätzlich haben die Forscher herausgefunden, dass Vertikalachser, wenn sie in einer bestimmten Formation angeordnet sind, gegenseitig ihre Leistung erhöhen.

Der Hauptautor der Studie, Joachim Toftegaard Hansen, meint: „Moderne Windparks sind eine der effizientesten Möglichkeiten zur Erzeugung von grüner Energie, sie haben jedoch einen großen Fehler: Wenn sich der Wind der vorderen Reihe der Turbinen nähert, werden flussabwärts Turbulenzen erzeugt. Diese Turbulenzen wirken sich negativ auf die Leistung der nachfolgenden Reihen aus.“

Während die vordere Reihe eines Windparks so noch etwa die Hälfte der kinetischen Energie des Windes in Strom umwandeln kann, sind es in der hinteren nur noch 25-30 Prozent.

Die Studie der britischen Forscher ist die erste, die verschiedene Aspekte der Leistung von Windturbinen umfassend analysiert, und zwar in Bezug auf den Anordnungswinkel, die Drehrichtung, den Abstand der Turbinen untereinander und die Anzahl der Rotoren. Erstmals wurde dabei auch untersucht, ob sich bei Vertikalachsern ähnliche Ergebnisse zeigen lassen. Das Resultat überraschte auch die Forscher.

Professor Tzanakis erklärt: „Diese Studie beweist, dass die Zukunft der Windparks vertikal sein sollte. Windkraftanlagen mit vertikaler Achse können so konstruiert werden, dass sie viel näher beieinander stehen können, was ihre Effizienz erhöht und letztlich die Strompreise senkt. Langfristig können VAWTs dazu beitragen, die grüne Transformation unserer Energiesysteme zu beschleunigen, damit mehr saubere und nachhaltige Energie aus erneuerbaren Quellen stammt.“

Gerade im Hinblick auf die globalen Klimaziele eine Notwendigkeit, denn momentan steuert die Menschheit darauf zu, das notwendige Ziel einer Erderwärmung von nicht mehr als 1,5 Grad Celsius zu verpassen. Ein Grund: Der Ausbau von erneuerbaren Energien und damit die Drosselung des CO2-Verbrauchs geht nicht schnell genug voran, wie etwa IRENA betont.

Die Vertikalachser galten bislang vor allem als Alternative im Kleinwindbereich, jedoch als nicht geeignet für den kommerziellen Betrieb im Megawattmaßstab.

Agile Wind Power (siehe Foto oben: Vertical Sky® A 32 auf dem Testfeld Grevenbroich; Quelle: Agile Wind Power) zeigt nun, dass die Herstellung dieser Anlagen möglich ist, auch wenn es sich bis dato um Prototypen handelt. Die Forschung tut gut daran, diese Möglichkeit im Auge zu behalten.