Wenn Wandel innovativ macht. Ein Dübendorfer Pionier-Unternehmen verändert die Nutzung der Windenergie.
Die Energiewirtschaft im Umbruch
Die im letzten Jahrhundert gewachsene Elektrizitätswirtschaft besteht im Wesentlichen aus grossen, zentral organisierten Kraftwerken und einem Netz, welches den erzeugten Strom zu den Verbrauchern transportiert.
Seit den 1990-er Jahren nimmt der Anteil erneuerbarer Energien laufend zu. Dies hat sich durch die zu erreichenden Klimaziele noch deutlich verstärkt. Ein erhöhter Anteil erneuerbarer Energiequellen in den bestehenden Netzstrukturen führt jedoch zu Leistungsschwankungen. Diese können heute meist nur mit konventionellen endlichen Energieträgern wie Kohle, Gas, etc. kompensiert werden. Aus diesem Grund erlebt die Strombranche eine komplette Umwälzung, hin zu einer stärkeren Dezentralisierung verschiedener sich ergänzender, erneuerbarer Energieerzeuger. Energieerzeuger und Energieverbraucher rücken dadurch örtlich näher zusammen. Die Leistungen der Erzeuger werden kleiner und verteilt in intelligenten lokalen Netzen betrieben.
Die Bedeutung der Windenergie und deren zukünftigen Herausforderung
Die Windenergie ist in der Lage, auf verhältnismässig kleinem Raum grössere Mengen Energie wirtschaftlich zu erzeugen. Aus diesem Grund spielt sie beim Ausbau dezentraler Energiemärkte eine wichtige Rolle. Die heutigen mittelgrossen und grossen Windturbinen sind jedoch für die verteilte Stromproduktion nur begrenzt geeignet. Sie erfordern eine aufwendige Logistik, sind laut und bei der Bevölkerung oftmals nicht akzeptiert. Und kleine Windturbinen, die z.B. auf Dächern platziert werden könnten, leisten keinen substanziellen Beitrag zur Stromversorgung und sind dementsprechend auch nicht wirtschaftlich.
Folglich wird der rasch wachsende, verteilte Energiemarkt durch hohe Standortanforderungen von der konventionellen Windenergie-Technologie schlecht bedient. Es entsteht ein Bedarf an wirtschaftlicher Windenergie, die in der Nähe von besiedelten Gebieten genutzt werden kann.
Veränderungen eröffnen neue Chancen
Agile Wind Power AG (AWP) ist ein 2010 gegründetes und in Dübendorf ansässiges Pionier-Unternehmen. Mit dem Anspruch, eine umweltverträglichere, aber dennoch effiziente und wirtschaftliche Windturbine zu entwickeln und in den Markt einzuführen, wurde das Unternehmen 2010 gegründet.
Seit mehreren Jahrzehnten wird zu Vertikalachsen-Windturbinen (VAWT) geforscht und entwickelt, da sie theoretisch viele Vorteile bieten. Allerdings waren die technologischen Möglichkeiten bisher begrenzt, so dass die vertikale Windenergie den Eintritt in den heutigen Grossanlagenmarkt (noch) nicht geschafft hat. So waren die ersten Jahre der Forschung und der empirischen Versuche oft geprägt von Misserfolgen und Rückschlägen.
Nach umfangreicher Grundlagenforschung in Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Instituten und intensiven Entwicklungsarbeiten zur Bewältigung diverser technischer und wirtschaftlicher Herausforderungen gelang AWP letztendlich der grosse Durchbruch mit der Entwicklung und Implementation einer kontinuierlichen und selbstoptimierenden Verstellung der Rotorblätter im laufenden Betrieb, (sog. Echtzeit-Rotorblatt-Pitchsteuerung). Dadurch wird die Drehzahl der Turbine tief gehalten, wodurch eine um Faktoren geringere Lautstärke resultiert. (Abbildung 1)
Dieser Vorteil in Kombination mit vereinfachten Logistikkonzepten für Transport, Installation, Betrieb und Unterhalt sowie weiteren Umweltaspekten wie u.a. die bessere Verträglichkeit mit Vögeln und Fledermäusen ermöglicht es, dass diese neue Windturbine näher an besiedelte Gebiete errichtet werden kann. Sie ermöglicht Installationen an Orten, die von der bestehenden Technologie nicht bedient werden kann. (Abbildung 2)
Abbildung 1 Abbildung 2
Die ersten grossen und zuverlässigen Vertikalachsen-Windturbinen (VAWT) werden im Markt verteilter Stromerzeugung unter dem Namen «Vertical Sky®» eingeführt. Sie bieten eine wirtschaftliche, nahezu geräuschlose Stromproduktion bei mindestens gleichhohem Wirkungsgrad verglichen mit modernen grossen Windturbinen. Vertical Sky® wurde durch AWP bis zur industriellen Reife entwickelt und erfüllt die strengen internationalen Zertifizierungsvorgaben.
Der Abschluss der Zertifizierung erfordert die Errichtung sowie die nach Norm vorgeschriebene Vermessung einer Anlage auf einem dafür vorgesehenen Testgelände. Dieses Vorhaben umfassen seit gut einem Jahr die laufenden Aktivitäten in Dübendorf und in Grevenbroich im deutschen Nordrhein-Westfahlen in der Nähe von Düsseldorf. (Abbildung 3)
Abbildung 3 Abbildung 4
Während viele der Bauteile für eine Anlage eingekauft werden, entwickelt und fertigt AWP die Komponenten des Rotors selbst. Dazu gehören die Rotorarme mit diversen Verkleidungen und die insgesamt 54m langen und 2.7m breiten Rotorblätter aus Faserverbundwerkstoffen. Diese erste 105m hohe und 750 kW leistungsstarke Anlage ist vom Typ Vertical Sky® A32. Dank der Nutzung eines ehemaligen Hangars auf dem Militärflugplatz Dübendorf kann der Aufbau der Produktion und die Fertigung des Rotors sowie die Montage der Rotorblatt-Pitchsteuerung vor Ort stattfinden. Der nahe gelegene Standort und die damit kurzen Wege sowie die bestgeeignete Einrichtung des Hangars sind für AWP als junges Unternehmen in diesem herausfordernden Innovationsprojekt ein entscheidender Erfolgsfaktor. (Abbildung 4)
Formenbau für Rotorarm und Rotorblatt in der Halle 7
Text: Patrick Richter, Gründer und CEO Agile Wind Power AG