Wenn von Windenergie die Rede ist, geht es meist um große, horizontal ausgerichtete Windkraftanlagen mit Dreiblattrotoren (HAWTs). Dabei gibt es aber auch innovative Lösungen in kleinerem Maßstab, die trotz ihrer kompakteren Größe von unschätzbarem Wert sein können, wenn für eine bestimmte Anwendung eine passgenaue Lösung gefordert ist.

So soll die Technologie des spanischen Unternehmens Vortex Bladeless S.L. sogar die Windkraft neu erfinden. Und da ist definitiv etwas dran. Vortex Bladeless hat bereits mehrere Innovationspreise erhalten und wird jetzt vom staatlichen norwegischen Energiekonzern Equinor unterstützt und teilweise sogar durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Kommission gefördert.

Perfekt für den Einsatz in Ballungsgebieten

Getreu dem Firmennamen kommt das flügellose Windrad von Vortex Bladeless ohne die riesigen Rotorblätter von HAWTs aus. Tatsächlich sind die ersten Nano-Prototypen gerade einmal 0,85 Meter hoch. Sie sind allerdings auch keine Windräder im klassischen Sinne. Das mag Sie jetzt skeptisch werden lassen, aber die flügellosen Windräder waren gar nie als Konkurrenz zu den HAWTs gedacht.

David Yáñez, Mitbegründer, Präsident und CTO, erklärt: „Mit der unbestreitbaren und durchaus wettbewerbsfähigen Realität der erneuerbaren Energien wird die unmittelbare Zukunft verteilte und sogar dezentrale Energie sein.“

„Dabei werden Privatpersonen zu wichtigen Akteuren bei der Erzeugung und Vermarktung der auf ihren Dächern erzeugten Energie. Unsere Technologie soll diesen Menschen helfen, ihren Energiebedarf zu decken.“

Durch ihre vertikale Bauweise haben die flügellosen Windräder eine äußerst kleine Stellfläche und sind praktisch geräuschlos. Dadurch eignen sie sich hervorragend für Ballungs- und Wohngebiete. Außerdem stellen sie keine Gefahr für Vögel dar.

Eine langlebige und kostengünstige Lösung

Wie funktioniert die flügellose Technologie? Laut der Website von Vortex Bladeless handelt es sich bei der Innovation um „ein wirbelinduziertes, schwingungsresonantes Windrad, das Windenergie aus einem als Vortex Shedding bezeichneten Wirbeleffekt nutzt“.

Die Lösung besteht aus einem elastischen, konischen Mast innerhalb eines vertikal befestigten, zweiteiligen, starren Zylinders. Der untere Teil des Zylinders ist fest mit dem Untergrund verbunden, während sich der obere Teil frei bewegen kann und die maximale Schwingungsamplitude aufweist.

Der Mast reagiert optimal auf Windgeschwindigkeiten und passt sich schnell an Änderungen der Windrichtung sowie turbulente Luftströmungen an. Durch das Oszillieren des Zylinders wird mechanische Energie aufgenommen, die dann an einen Generator übertragen wird, der sie in Strom umwandelt. Der Generator ist eine relativ einfache Konstruktion mit Spulen und Magneten, kommt ohne Getriebe, Wellen oder bewegliche Teile aus und ist daher günstig und einfach herzustellen. Im Betrieb wird das Risiko von Turbinenausfällen und Stillständen deutlich reduziert, wodurch der Wartungsbedarf gering ausfällt. 

Das flügellose Windrad hält rauen Witterungsbedingungen, einschließlich Regen und Schnee, sowie Windgeschwindigkeiten von bis zu 30–35 m/s – auch heftigen Stürmen oder orkanartigen Böen – problemlos stand.

Einstürzende Brücke gab den Anstoß

Die Idee kam David Yáñez, als er noch Ingenieurstudent an der Universität Valladolid war und einen Film aus den 1940er Jahren sah, in dem die Tacoma Narrows Bridge bei einem Sturm im Wind schwankte. Nur vier Monate nach Eröffnung für den Verkehr brach die Brücke zusammen.

Er erinnert sich noch, wie er damals dachte: „Diese Brücke nimmt ungeheuer viel Energie auf. Könnte man nicht irgendeine Technologie entwickeln, um davon zu profitieren? Dann wurde mir klar, dass eine vertikale Konstruktion Winde erreicht, die weiter vom Boden entfernt sind und daher höhere Geschwindigkeiten aufweisen.“

Heute hält Vortex Bladeless sechs eingetragene Patentfamilien. Das Unternehmen wurde 2014 mit der Unterstützung von Business Angels und anderen Fördermitteln gegründet. Seitdem hat es eine spannende Reise hinter sich, die vom Crowdfunding über verschiedene Auszeichnungen, Medienberichte und interessante Kooperationen bis hin zum Bau von Prototypen reicht.

Endlich auf dem Markt erhältlich

Laut Yáñez befindet sich die Entwicklung in einer spannenden Phase: „Nach mehr als einem halben Jahrzehnt der Entwicklung ‚ im Labor und der Herstellung einiger Vorserien haben wir endlich eine ausreichende Reife erreicht, um die ersten bescheidenen Vorstöße auf den Markt zu unternehmen."