TEIL C

WINDENERGIE

Windbetriebene Fahrzeuge (I)

In diesem Kapitelteil geht es um verschiedene Fahrzeuge und andere Objekte, die sich vom Wind angetrieben fortbewegen.

Windwagen, auch Segelwagen, Landsegler, Land- oder Sandyachten genannt, scheinen ursprünglich in China erfunden worden zu sein, wo die windreichen Ebenen im Norden günstige Voraussetzungen für ihren Einsatz bieten. Zum ersten Mal erwähnt wird diese Erfindung in dem ‚Buch vom Meister der goldenen Halle’ des taoistischen Philosophen und Kronprinzen Kao-tsang (Xiao Yi), der später als Gelehrtenkaisers Yuan von Liang bekannt wird und in der Zeit von 552 – 554 n.Chr. herrscht.

Der chinesische, mit Mast und Segel ausgerüstete, Wagen konnte gemäß der Beschreibung 30 Personen befördern und mehrere hundert Kilometer am Tag zurücklegen. Erfunden habe ihn Gaocang Wushu. Ein weiterer Windwagen soll um 610 n.Chr. für den Kaiser Yang aus Sui gebaut worden sein, der von 604 – 617 n.Chr. an der Macht war.

Bislang noch nicht verifizieren konnte ich Informationen mit der Aussage, daß das erste Rennen zwischen windbetriebenen Fahrzeugen bereits im alten Ägypten stattgefunden haben soll. Falls dies stimmt, dann waren die Ägypter die ersten, welche Wind und Räder beim Landtransport genutzt haben.

Über den Windwagen des Italieners Guido von Vigevano von 1335 habe ich weiter oben schon berichtet (s.d.). Auch der italienische Schriftsteller Roberto Valturio o. Valturius (1405 - 1475), der sich in seinem zwischen 1446 und 1455 verfaßten Werk De re militari auch mit U-Booten und anderen Technologien beschäftigt, zeigt darin einen windbetriebenen Wagen, der vermutlich jedoch nie verwirklicht wurde.

Anderen Quellen zufolge soll Valturio diesen Wagen selbst entworfen haben. Auf jeder Seite des Fahrzeug-Rahmens sind zwei Windmühlen mit jeweils vier schräg gestellten Segelflächen angebracht, die ihre Kraft über Wellen und Zapfenräder auf große Antriebsräder übertragen.

Die Idee scheint danach jedoch lange nicht aufgegriffen worden zu sein und wird erst durch die Berichte europäischer Reisender über die chinesischen Windwagen wiederbelebt. So sind auf der ersten in Europa erschienenen Detailkarte von China, die aus der Feder des flämischen Kartographen Abraham Ortelius (1527 - 1598) aus dem Jahre 1584 stammt, mehrere Segelwagen abgebildet, und 1589 schreibt der holländische Kaufmann und Entdecker Jan Huygen van Linschoten (1563 – 1611) über die Chinesen, daß sie als großartige und einfallsreiche Handwerker in der Lage sind, Karren mit Segeln und Rädern anzufertigen, die vom Wind vorangetrieben werden, „gerade so als führen sie auf dem Wasser.“

Ebenfalls angeregt von den Berichten über die Landsegler in China baut der flämische Mathematiker, Physiker und Wasserbauingenieur Simon Stevin (1548 – 1620) etwa um das Jahr 1600 für Prinz Moritz von Oranien den vermutlich ersten Segelwagen in Europa.

Anderen Quellen zufolge baut Stevin dem Prinzen sogar zwei Stück der Zeilwagen oder Windwagen genannten Land-Yachten, die dieser am Strand nutzt, um seine Gäste zu unterhalten.

Gemeinsam mit dem Prinzen und 26 weiteren Personen, darunter auch der Philosoph und Theologe Hugo de Groot (oder Grotius), fährt Stevin die Küste von Scheveningen (heute ein Stadtteil von Den Haag) und Petten entlang, wobei das windbetriebene Fahrzeug eine Strecke von rund 95 km in weniger als zwei Stunden zurücklegt.

Später wird der etwa 8 m lange und 4 m breite Segler, dessen Räder einen Durchmesser von 2 m haben, zur Beförderung schwerbewaffneter Männer entlang der Küste genutzt.

Ansonsten beschäftigt sich Stevin erfolgreich mit der mathematischen Optimierung der damals bereits sei 100 Jahren zur Entwässerung genutzten Windmühlen, deren Effezienz er um das Dreifache steigern kann. Da er sich seine vielen Entwicklungen auch patentieren läßt, wird er davon sogar reich, während die Energie der verbesserten Mühlen dabei hilft, das kleine Land zu einer der größten Schiffsbaunationen Westeuropas zu machen.

Der Mathematiker William Emerson (1701 - 1782) beschreibt in seinem 1754 in London erschienenen Werk The Principles of Mechanics ein Schiff, das von einer Windmühle betrieben wird, deren Kraft mechanisch auf zwei relativ einfache Schaufelräder übertragen wird.

Daß das System auch funktioniert, konnte man bei Emerson erwarten: Er tat in der Mechanik nie eine Aussage, die er nicht zuvor in der Praxis getestet hatte, noch veröffentlichte er eine Erfindung, ohne deren Wirksamkeit vorher durch ein Modell zu beweisen.

Danach scheint es jedoch eine Flaute gegeben zu haben, denn erst aus den 1820er Jahren sind uns wieder windbetriebene Kutschen bekannt, die diesmal allerdings nicht von Segeln geschoben, sondern von Drachen gezogen werden (s.d.).

1833 präsentiert das französische Magazin L’audomaroise als Kuriosität einen mit Mast und Segel versehenen Windwagen, der mit einem Hebel (einem Vorläufer des Joysticks?!) gesteuert wird. Leider ist es mir noch nicht gelungen, nähere Informationen darüber zu finden.

Aus den USA stammt das Prairie Ship, das 1860 in Frank Leslie’s Illustrated Newspaper mitsamt Abbildung vorgestellt wird. Es handelt sich um einen Leichtbauwagen mit großen und schmalen Rädern, der wie Schiffe mit Segeln angetrieben wird.

Der Wagen, den ein Samuel Peppard aus Kansas gebaut hat, besitzt sogar eine starke Frontbeleuchtung, um Nachtfahrten zu erlauben. Im Sommer 1860 fährt Peppard damit zusammen mit vier Passagieren über das ‚Meer aus Gras’ zu den Goldfeldern von Colorado. In den 1880er Jahren baut auch ein F. B. Cole in Nebraska einen Windwagen, von dem eine zeitgenössische Zeichnung erhalten ist.

Die sportliche Betätigung mit Windmobilen scheint auf das Jahr 1898 zurückzugehen, als die Brüder Dumont aus dem belgischen De Panne am Nordseestrand mit dem Windsurfen beginnen. Das Segel ihrer Landyacht ist dem der Nil-Boote nachempfunden. Die ersten Rennen finden 1909 in Belgien und Frankreich statt.

Aus dem Jahr 1905 stammt das Foto des Baptistischen Missionars John Shields, auf dem mit Zusatzsegeln versehene Schubkarren zu sehen sind, wie die zur damaligen Zeit im Xi’an, China, in Gebrauch sind - und sich vermutlich kaum oder gar nicht von ihren 1.500 Jahre alten Vorläufern unterscheiden.

Berichtet darüber hatten bereits der oben erwähnte Kartograph Abraham Ortelius in seinem Werk Theatrum Orbis Terrarum von 1584, Gonzales de Mendoza im Jahr 1585 (während der Ming Dynastie), Gerardus Mercator (eigentlich Gerard De Kremer aka Gerhard Krämer) in seinem berühmten 1637 erschienenen Atlas, der englische Poet John Milton in einem Gedicht von 1665, sowie Andreas Everardus van Braam Houckgeest im Jahr 1797, der seine Beobachtungen in Shandong beschreibt:

„In der Nähe der südlichen Grenze von Schantung [Shandong] findet man eine Art Schubkarre, die viel größer ist als die von mir (zuvor) beschriebene, und die von einem Pferd oder einem Maultier gezogen wird. Doch stellen Sie sich meine Überraschung vor, als ich heute eine ganze Flotte von Schubkarren von gleicher Größe sah, wobei ich mit Bedacht von einer Flotte spreche, denn jede von ihnen hatte ein Segel an einem kleinen Mast, der in einer Buchse, exakt am vorderen Ende der Schubkarre, befestigt war. Die Segel sind aus Matten gemacht, oder häufiger aus Stoff, fünf oder sechs Fuß hoch [1,5 – 2 m] und drei oder vier Fuß breit (…).“

Während die meisten Segel sehr einfache Stücke aus Stoff waren, sind andere perfekte Miniaturen der auf Dschunken verwendeten Segel, die sich durch den Fahrer leicht verstellen lassen. Die chinesische Schubkarre entwickelt sich aber auch nach Beginn der industriellen Revolution weiter, insbesondere durch Übernahme moderner Materialien und Räder.

Den Wind zu nutzen, um ein Fahrrad anzutreiben, ist ebenfalls eine ziemlich alte Idee. Erste Spuren dafür ist das Windrad für Fahrräder, das sich ein Sebastian Müller aus Regensburg 1893 patentieren läßt – das Patent von Edward P. Hart aus Rochester, New York, vom Juni 1897, der einen einfachen und effizienten Mechanismus entwickelt hat, mit dem die Windnutzung geschehen soll (US-Nr. 583.533) – oder das recht ähnliche Patent von Thomas Lord Turner aus der Choctaw Nation, Indian Territory, vom Februar 1898 (US-Nr. 599.048), der eine verbesserte Antriebsvorrichtung mit vielen Zahnrädern vorstellt, um ein Zweirad – bei minimaler Zusatzleistung – durch den Wind zu einer Maximalgeschwindigkeit anzutreiben, wie er behauptet.

Über praktische Umsetzungen oder gar Anwendungen in breitere Maßstab ist allerdings nichts bekannt.

Im 19. Jh. und zu Beginn des 20. Jh. werden Landyachten zum Warentransport über die großen, trockenen Seen in den USA und Australien genutzt.

Ebenso kommen zunehmend Eissegler in Mode - mindestens ab 1824, als Isaac Columbus ein Geschäft in Toronto eröffnet und damit beginnt, Werbung für seine Fähigkeit zu machen, unter anderem die ,Eisen von Eisbooten’ reparieren zu können, blüht der Sport dort auf.

Auf dem abgebildeten Foto sind mehrere Eissegler auf der zugefrorenen Toronto Bay zu sehen, im Dezember 1924.

Ein Patent für Verbesserungen an Windmotoren und Antrieben von Schiffen durch Windkraft wird 1910 von Luis Manuel Mendez und Frederico Bauder aus England eingereicht – aber in Frankreich.

Bei ihrer Innovation handelt es sich um einen großen Senkrechtachser mit vier eckigen und abgeknickten Segeln, der technisch leicht umsetzbar ist (FR-Nr. 416935).

Aus dem Jahr 1920 stammt das Patent von Napoleon Beaudin aus Montreal, Quebec, bei dem es um einen Windgenerator für Flugzeuge geht (US-Nr. 1.362.466). Zwar nicht um diese anzutreiben, aber als alternative Energiequelle bzw. Hilfsantrieb.

Das nicht unkompliziert wirkende System besteht auch zwei vertikalen Luftschächten, die zwischen den Flügeln eines Doppeldeckers angebracht sind.

Den Abbildungen des Patent ist zu entnehmen, daß sich in jedem dieser Schächte zwei Senkrechtachser befinden, die mechanisch eine mittige Achse antreiben, auf welcher wiederum vorn und hinten jeweils ein Zug- bzw. Druckpropeller sitzen, deren Bewegung dem Flugzeug zu zusätzlichem Schub verhelfen soll.

Der in San Francisco lebende deutsche Metallarbeiter Gustav Tust reicht 1922 das Patent für Verbesserungen bei Windmotor-Antriebsregelungen für Schiffe ein (GB-Nr. 203605, erteilt 1923). 

Ein wesentlich einfacheres System als das von Beaudin bildet eine Windkraftanlage für den Luftschiff-Funkbetrieb, die sich Paul Possin aus Philadelphia, Pennsylvania, im April 1929 patentieren läßt (US-Nr. 1.709.684), und die aus kleinen Scheibenläufern besteht, welche neben den Motoren installiert werden um Strom zu erzeugen.

Tatsächlich umgesetzt werden allerdings erst wesentlich weiter entwickelte Ausführungen, wie der ausfahrbare Windgenerator für Flugzeuge von Joseph A. Mileti aus Camarillo, Kalifornien, et al, der als Hilfssystem zum Liefern hydraulischer und elektrischer Energie dient (US-Nr. 3.315.085, erteilt 1965).

Im US-Magazin Modern Mechanix wird im August 1929 über das weltweit erste Segelflugzeug berichtet, das keinen Motor hat und nur durch den Wind angetrieben werden soll. Wohlgemerkt: mit einem Segel!

Konstruiert hat das irre Gefährt der französische Erfinder John Demenjoz aus Bridgeport, Connecticut, der sich darin auch ablichten läßt. Immerhin hätte er fast ein Jahr Arbeit in sein 9 m langes, neuartiges Segelflugzeug gesteckt, das eine Spannweite von 12 m hat und weniger als 270 kg wiegt.

Demenjoz ist zuversichtlich, mit einem Wind von 32 km/h in der Lage zu sein, zu fliegen, und schätzt, dabei eine Geschwindigkeit von 64 km/h zu erreichen.

Ob er tatsächlich in Old Orchard, Maine, die geplanten entscheidenden Tests und Flugversuche mit seiner neuen Erfindung durchführt, wie er es dem Magazin erzählt, ist nicht bekannt. Aufgrund dieser echten Ausnahme-Idee wäre ich für jeglichen sachdienlichen Hinweis dankbar...

Recht nett und gemütlich und auch tatsächlich funktional ist der Schienen-Windwagen des pensionierten Marineoffiziers W. H. Slater aus Kent, England, über den dasselbe Magazin im Juli 1931 berichtet. Das Fahrzeug ist aus einem alten Lkw-Chassis hergestellt und wird von einem konventionellen Leinwand-Segel angetrieben.

Slater nutzt seinen Wagen, um über die Schienen einer ehemaligen Zeche die fünf Meilen zu seiner Arbeit und zurück zu fahren, wo er dem Flußufer entlang die Lampen der Anlegestellen anzuschalten hat. Je nach Windstärke entwickelt die Yacht eine Geschwindigkeit zwischen etwa 15 und 40 km/h.

Doch auch wenn ein Auto fährt, wird viel Wind erzeugt – den man doch ausnützen könnte, um wiederum den Wagen anzutreiben, oder etwa nicht?

Die Vorstellung läßt sich mindestens bis zu dem im Jahr 1932 an Giovanni Battista Gillio aus Worchester, Massachusetts, erteilten Patent zurückverfolgen (US-Nr. 1.903.307), dessen martialisch aussehendes Gerät aus einer Batterie von leicht zusammenlaufenden Rohren besteht, die den Fahrtwind des Wagens auf einen waagrecht liegenden Savonius-Rotor richten. Der Ansatz ist interessant genug, um hier abgebildet zu werden.

Patente mit ähnlichem Ansatz aber in sehr unterschiedlichen Dimensionen stammen von Auguste-Anatole Chéherre (FR-Nr. 1042283, erteilt 1953), Mario S. Di Perna (US-Nr. 2.941.613, erteilt 1960), Harold S. Potts (US-Nr. 3.513.326, erteilt 1970), Joseph W. Spahn (US-Nr. 2941613, erteilt 1971), Donald C. Lionts et al (US-Nr. 3.878.913, erteilt 1975), George T. Horvat (US-Nr. 4.002.218, erteilt 1977), Merle D. Haberer (US-Nr. 4.075.545, erteilt 1978), Alain Gauthray (FR-Nr. 2498532, erteilt 1982), sowie Leon Boodman und James P. Malone (US-Nr. 4.314.160, erteilt 1982), die einen Dachaufsatz für Lastwagen vorschlagen.

Ein weiteres derartiges System stammt von Anthony T. Tantalo aus Rochester, New York (US-Nr. 4.437.698, erteilt 1984). Dieses nutzt einen liegenden Savonius-Rotor, der über der Fahrerkabine befestigt ist, ähnlich wie das Patent von Thomas H. Vu aus Arden, North Carolina (US-Nr. 6.838.782, erteilt 2005).

Wahrscheinlich würde eine weitergehende – und internationale! – Recherche noch seitenweise derartige Innovationen ans Tageslicht fördern, die niemals auch nur einen Schritt zu ihrer Verwirklichung getan haben.

Als ein Beispiel aus den späteren Jahren sei aber noch das Patent von Cletus L. Taylor aus Long Beach, Kalifornien, erwähnt, bei dem vor lauter Luftschächten und Rotortrommeln in dem Fahrzeug kaum mehr Raum für Passagiere verbleibt (US-Nr. 5.280.827, erteilt 1994).

Hierbei handelt es sich um ein Elektrofahrzeug mit einer an der Rückseite angebrachten großen Windenergieanlage, wobei sich entlang dem oberen Abschnitt des Fahrzeugs oberhalb der Passagierkabine ein langes Venturirohr erstreckt, das die Strömung von der Vorderseite des Fahrzeugs aus auf den oberen Abschnitt der Turbinenschaufeln des horizontal und quer drehenden Rotors lenkt.

Ein Paar von länglichen Schraubenturbinen befinden sich an der Unterseite des Fahrzeugs innerhalb zwei weiterer Venturirohre, welche ihre Abluft ebenfalls auf den Rotor richten.

Man könnte mit den Erfindern vermutlich stundenlang darüber debattieren, ob ihre Systeme – im besten Fall – nichts anderes tun, als einen Teil der fürs Fahren aufgewendeten Energie zurückzugewinnen, die sich in Form von Fahrtwind äußert. Daß es einen energetischen Gewinn gibt, ist eher unwahrscheinlich... zumindest, solange kein starker Wind exakt von vorne bläst. Trotzdem ist die Idee nicht unterzukriegen, wie wir später noch sehen werden.

Jean-Émile aka Emmanuel Pérriset aus Saone-et-Loire meldet 1941 eine Windkraftanlage für verschiedene Anwendungen an, wobei in dem Patent explizit auf den Einsatz als Schiffsantrieb verwiesen wird (FR-Nr. 878461, erteilt 1943).

Die praktische Entwicklung geht erst wieder zwischen 1947 und 1950 weiter, als Henry Demoury die Technik der Strandsegler stark vorantreibt.

Auf dem Foto ist ein Segelomnibus aus dem Jahr 1949 zu sehen, der am Strand von Norderney unterwegs ist.

Aus dem Jahr 1952 stammt das Patent der in England lebenden Ungarn Miklós, Lajos und Pál Patay (auch der Anwalt heißt Niklos Patay) zur Verbesserung des Antriebs von Wasserfahrzeugen durch den Einsatz der Windkraft (GB-Nr. 677162). Die Struktur sieht eine konventionelle Windmühle vor, die mechanisch an den Propeller gekoppelt ist.

Ab 1960 treten dann moderne, dreirädrige Strandsegler aus Leichtmetallen und Faserverbund-Werkstoffen auf.

Eine schon sehr weit entwickelte Ausarbeitung bildet das 1960 von Wladyslaw Zalewski aus London beantragte Patent, der ebenfalls von einer Verbesserung bei Schiffen redet – womit er den Einsatz verschiedener Formen von Turbinen und Rotoren meint (GB-Nr. 993117, erteilt 1965).

Und daß man sich sogar vorstellen kann, die Windenergie zum Antrieb eines Kettenfahrzeugs einzusetzen, zumindest als Spielzeug, belegt das Patent von John Arthur Chilcott von 1965 (GB-Nr. 1146679, erteilt 1969).

Eines der ersten Windmobile, das wie eine fahrende Windmühle von einem Rotor angetrieben wird und damit der ursprünglichen Idee von Vigevano (s.o.) sehr nahe kommt, geht auf den Aerodynamiker Andrew B. Bauer in den 1960er Jahren zurück, wobei es mir bislang aber nicht gelang, nähere Daten zu seinen Wind-Cart herauszufinden.

Er scheint diesen jedoch nicht selbst erfunden, sondern die Idee aus dem Konzeptpapier eines Studenten übernommen zu haben, der ein Praktikum bei der US-Firma McDonald Douglas absolvierte. Anderen Quellen zufolge geht das auch als Douglas Aircraft model bezeichnete und in Windrichtung fahrende Gerät auf eine Meinungsverschiedenheit zwischen zwei Ingenieuren des genannten Unternehmens zurück, von denen einer nicht akzeptieren wollte, daß man windbetrieben schneller fahren könne, als der Wind selbst bläst.

Also wird ein Wagen gebaut ... der bei den Versuchsfahrten mit der 1,2-fachen wahren Windgeschwindigkeit in Windrichtung fährt - und damit alle Skeptiker zum Schweigen bringt. Weiter umgesetzt werden die Erkenntnisse aber nicht. Und auch sonst scheint sich kaum mehr jemand mit den hier behandelten Technologien zu beschäftigen.

Im September 1971 reicht der Brite Arthur Paul Pedrick aus Selsey, Sussex, das Patent für ein ausgesprochen überdimensioniert wirkendes Windkraftsystem ein, das auf Schiffen installiert werden soll (GB-Nr. 1333157, erteilt 1973). Auch ein Francis Norman Potter meldet 1972 ein verbessertes windbetriebenes Wasserfahrzeug an (GB-Nr. 1338463, erteilt 1973).

1975 meldet das britische Unternehmen Send Engineering Ltd. aus Basingstoke, Hampshire, das Patent für ein windbetriebenes Fahrzeug an, das dem Text nach sowohl als Wasser- wie auch als Bodenfahrzeug gestaltet sein kann. Auf den Zeichnungen ist allerdings nur ein Trimaran mit einem konventionellen 2-Blatt-Rotor zu sehen. Als Erfinder wird ein William Frank Maidment benannt (GB-Nr. 1481699, erteilt 1977).

Zwischen 1977 und 1979, entwickelt Arnaud de Rosnay das Speed-sail, das in Verbindung mit Surfbrettern den Sport wieder auf das Wasser zurückführt.

Eindeutig von einem Regenschirm abgeschaut ist die Technologie, die Grundlage des Patents von Peter G. Krovina aus Seattle, Washington, aus dem Jahr 1979 bildet (US-Nr. 4.276.033, erteilt 1981).

Der Einsatz großer vertikaler und omnidirektionaler Windturbinen als Schiffsantrieb ist Inhalt des 1980 von Marvin Garfinkle aus Philadelphia, Pennsylvania, angemeldeten Patents (US-Nr. 4.274.011, erteilt 1981). Dabei denkt der Erfinder an die Umwandlung der Windkraft in elektrische Energie für die Fahrmotoren des von einer Schraube angetriebenen Schiffes.

Bernhard Jöst aus Mannheim beantragt 1981 das Patent für seine Erfindung eines Windantriebs für Wasser- und Landfahrzeuge aller Art (sowie für stationäre Stromerzeuger), der sich durch eine (flexible?) Übertragungswelle auszeichnet, auf der einer oder mehrere Windflügel angeordnet sind (EP-Nr. 0051194, erteilt 1982).

Ernest Belanger aus dem kanadischen Chute-aux-Outardes, Quebec, reicht 1982 ein Patent für ein windbetriebenes Wasserfahrzeug ein (US-Nr. 4.497.631, erteilt 1985), das fast wie ein Schwimmpanzer mit darauf geschraubter Windmühle aussieht.

Daß man sich auch in Frankreich Gedanken darüber macht, Boote und Schiffe mittels Windkraftanlagen anstatt mit Segeln zu betreiben, belegt das 1982 von Didier Costes aus Paris anmeldete Patent über einen Autogyro-Rotor für Katamarane (FR-Nr. 2524569, erteilt 1983), das 1986 von Henri Delattre beantragte Patent (FR-Nr. 2602737, erteilt 1988), ebenso wie das zeitgleich beantragte und erteilte Patent von Michel Gabriel Marie Le Gallic (FR-Nr. 2607557), bei dem ein großer 3-Blatt-Rotor auf einem leicht schrägen Mast angebracht ist, was die Kräfteverteilung optimieren soll. Auch Francois Dufour aus Frankreich meldet 1993 eine windbetriebene Landjacht an (FR-Nr. 2704196, erteilt 1994).

1994 beantragt Steven John Morson aus Bedworth, England, das Patent für eine schwimmende Struktur, die mit Windkraft angetrieben wird (GB-Nr. 2291632, erteilt 1996).

Daneben gibt es aber auch Landsegler, wie jene des oben bereits kurz erwähnten kalifornischen Flugzeugingenieurs und Unternehmers James Lewis Amick (1925 – 2002), der im Jahr 1973 mit Fahrversuchen in einem von ihm gestalteten Windmobile beginnt.

Durch die überragende aerodynamische Gestaltung mit gewölbtem Tragflächen-Segel, schlankem Rumpf und Delphin-Nase entsteht ein Gefährt von außergewöhnlicher Schönheit, das ein erstaunliches Potential zeigt: Es erreicht eine 4,3 Mal höhere Geschwindigkeit als die des Windes selbst. Später wird es zusätzlich mit einem Elektromotor ausgestattet.

1974 erzielt der Windwagen beim ‚America’s Landsailing Cup’ mit 50,9 mph (81,44 km/h) einen Geschwindigkeitsrekord für Landfahrzeuge und ist im November 1976 auch auf dem Cover des US-Magazins Popular Science zu sehen.

Später bildet die Technik des Wagens die Grundlage für mehrere Wind-Solar-Elektro-Hybridfahrzeuge, welche Jims Söhne Douglas und Richard bauen. Die hier gezeigten Fotos stammen von Richard ,Ron’ N. Amick, der mir ihre Nutzung mit den Worten genehmigt: „I like your site very much.“

So entwirft Douglas am Epcot Center der Walt Disney World in Florida den hybriden Windrenner Tritan A4, der mit Solarzellen bestückt ist und im Jahr 1985 auf dem Salzsee von Bonville eine Geschwindigkeit von rund 100 km/h erreicht.

Einer von Jims Entwürfen namens Mana La nimmt an der ersten World Solar Challenge 1987 in Australien teil. Am Design beteiligt ist auch James L. Amick, den Bau einiger Komponenten führt Jims Bruder Douglas durch, und gesponsert wird das Projekt durch die Firma John Paul Mitchell Systems.

Douglas beschäftigt sich inzwischen auch mit der Windenergienutzung mittels hoch fliegender, runder LTA-Drachen, die ein wenig an Flugzeugturbinen erinnern. Ich werde unter dem Titel Jet-Stream und Höhenwinde noch gesondert und ausführlich darauf eingehen.

Von den Fahrzeugen hört man erst Juli 2010 wieder etwas, als auf der Maker Faire Detroit ein dreirädriges, Akku- und Wind-unterstütztet Tandem-Zweisitzer gezeigt wird.

Der Voltek A2 war ursprünglich von dem verstorbenen Vater James Amick gebaut worden. In den wenigen Informationen darüber wird auch über Aluminium-Luft-Batterien berichtet, die das Fahrzeug ursprünglich eingesetzt bekommen hatten – diese sollen inzwischen aber nicht mehr funktionsfähig sein.

 

In den 1990ern gibt es mehrere Teams, die mit futuristisch anmutenden Windmobilen in Wettbewerb um den Geschwindigkeitsweltrekord für windbetriebene Landfahrzeuge treten.

So erzielen die Amerikaner Bob Schumacher (Pilot) und Bob Dill (Designer) am 20.03.1999 mit ihrem Wind-Rennwagen Iron Duck einen neuen Rekord.

Bei einer Windstärke zwischen 25 und 30 Knoten erreicht das Fahrzeug auf dem Ivanpah Dry Lake nahe Prim, Nevada, eine Geschwindigkeit von 116,7 mph (187,7 km/h) und überbietet damit den bisherigen Rekord des Franzosen Bertrand von 1991, der bei einer Windgeschwindigkeit von 50 km/h eine Fahrtgeschwindigkeit von 152,7 km/h erreicht hatte.

Der Geschwindigkeitsrekord auf dem Wasser liegt zu diesem Zeitpunkt übrigens bei 46,52 Knoten (86,2 km/h) und stammt vom Oktober 1993. Erzielt wird er von dem Boot Yellow Pages in Sandy Point, Victoria.

In den Folgejahren passiert nicht viel, doch 2001 erscheinen erstmals Fotos eines windbetriebenen Bootes, das von vielen Seiten für eine Photoshop-Arbeit gehalten wird.

Den 11 m langen Katamaran Revelation II gibt es jedoch wirklich. Er wird von einem Dreiblattrotor mit stellbaren, 6 m langen Kohlefaser-Blättern auf einem drehbaren und gut 9 m hohen Schwenkmast betrieben. Die Windmühle überträgt ihre Kraft von bis zu 150 PS über Zahnräder so effizient auf einen 6-Blatt-Propeller mit 1,5 m Durchmesser unter Wasser, daß das Boot auch direkt in den Wind hinein fahren kann.

Es stellt sich heraus, daß das Schiff schneller in einen Gegenwind fährt, als mit dem Wind von hinten.

Gebaut wurde der außergewöhnliche Katamaran zu einem Preis von 300.000 £ von dem Multihull Centre in Millbrook, Cornwall. Er basiert auf einem Prototyp, den der pensionierte Elektroingenieur Jim Wilkinson aus Guernsey konzipiert hatte.

Dieser versuchte schon um das Jahr 1984 herum mit einem 8 m langen Boot namens Revelation I zu beweisen, daß sein Konzept funktionieren könnte. Gemeinsam mit Neil Bose installiert er einen 7,2 m durchmessenden Rotor auf dem 7,8 m langen Sirocco-Katamaran und fährt erfolgreich sowohl mit als auch gegen den Wind, wobei die - relativ niedrige - Geschwindigkeit weitgehend gleich ist. 1986 wird der 6-Blatt- durch einen 3-Blatt-Rotor ersetzt, und das Boot macht rund 6 Knoten Fahrt.

Nun beauftragt Wilkinson den Bau ein größeren Bootes, um sein Design weiter zu testen. Die Windmühle der Revelation II wird von dem Luftfahrtunternehmen Aviation Enterprises aus der Nähe von Reading, Berkshire, gebaut, das in der Regel Flugzeuge herstellt. Das Boot wird mehrere Wochen in der Mayflower Marina von Plymouth stationiert, bevor es zu den Kanalinseln fährt. Bei den Versuchsfahrten erweist sich als einziger Nachteil, daß der große Propeller das Schiff für Fahrten in flachen Bereichen ungeeignet macht. Man denkt für künftige Versionen daher an einen einen Hebepropeller, die dieses Problem lösen würde.

Nähere Daten über Geschwindigkeit u.ä. sind nicht zu finden – aber der Windmühlen-Katamaran wird immer wieder gesichtet, zuletzt im September 2013.

Ein sehr interessantes Patent aus dem Jahr 2003 stammt von acht US-Erfindern (US-Nr. 7.241.105, erteilt 2007), da es einen zusammenfaltbaren Senkrechtachser beschreibt, der für den Antrieb von Schiffen gedacht ist.

Mehr für den ,normalen’ Einsatz gedacht sind die Pterosail Segel-Wind-Räder der Firma Pterosail Trike Systems aus North Liberty, Iowa. Der Name, der fliegenden Dinosauriern entlehnt ist, bezieht sich auf die dreieckige Form des Segel, das an einem Mast montiert wird, der auf der zweirädrigen Vorderachse der Trikes oder Liegefahrräder befestigt ist.

Die Idee geht auf Phil MacTaggart und seinen Sohn John zurück, die vermutlich im Jahr 2006 mit der Umsetzung starten. Das Unternehmen bietet ein fertig montiertes Modell, den Solo GT, sowie einen Pterosail KIT an, bei dem der Mast aus Gründen des Gleichgewichts näher zum Schwerpunkt des Gefährts gerückt ist.

Das – zumindest in den USA – straßenzugelassene Dreirad soll bis zu 64 km/h erreichen, ist mit einem Elektromotor und einem vollem Segelsystem ausgestattet und kann die Windenergie auch in Strom für seine zwei 24 V Batterien konvertieren. Der Preis für das in diversen Farben erhältliche Windvehikel beträgt 5.499 $ (Stand 2014).

Im Sommer 2010 durchquert John MacTaggart die Vereinigten Staaten mit einem Pterosail innerhalb von 46 Tagen, wobei er auf seinem Weg von San Diego, Kalifornien, bis nach St. Augustine, Florida, eine Strecke von knapp 5.000 km zurücklegt. Zum Nachladen der Batterien ist auch auch ein Solarpaneel mit an Bord.

Nur auf den ersten Blick nicht eindeutig zuzuordnen ist das Propeller Trike des MIT-Studenten Damon Vander Lind, das im Juli 2007 im US-Magazin Popular Mechanics vorgestellt wird.

Es handelt sich hierbei nämlich nicht um ein vom Wind bewegtes Rad, sondern vielmehr um ein Fahrrad, das von der Luftschraube (bzw. der Muskelkraft des Radfahrers) angetrieben wird. Auf diese Art von Fahrzeugen werde ich weiter unten noch zu sprechen kommen.

Linds Gefährt zeichnet sich außerdem dadurch aus, daß er in die Rotorblätter LEDs einlaminiert hat, wodurch sich beim Fahren im Dunkeln bunt leuchtende Lichtkreise ergeben, die für viel Aufmerksamkeit sorgen.

Das Whike wird von Fredjan Twigt erfunden, einem Architekten der TU-Delft, der viele Jahren als Entwicklungshelfer in Afrika tätig ist.

Als Segler und begeisterter Fahrer und Hersteller von Liegerädern beschließt er im Jahr 2007, seine beiden Leidenschaften in einem Design zu kombinieren. Das 19 kg leichte windbetriebene Rad kann allerdings nur von Erwachsenen mit einem Gewicht von mindestens 65 kg gefahren werden, um einen ausreichend stabilen Widerstand gegenüber starken Winden zu bieten.

Bei Windgeschwindigkeiten über 6 auf der Beaufort-Skala empfiehlt Twigt, das Segel des Whike einzupacken und nur mit Pedalkraft zu fahren. Bei gutem Wind sei es allerdings ein leichtes, mit dem 1,6 m² großen 3-Lattensegel einen benzinbetriebenen Roller mit 50 – 60 km/h zu überholen.

Gesteuert wird über das einzelne Vorderrad, die zwei Hinterräder stabilisieren das Ganze, und der flexible Mast hält das Segelrad auch bei Windböen stabil. Die Fläche hat einen mit der Vorderbremse integrierten Mechanismus, der den Wind sofort aus dem Segel nimmt, wenn der Fahrer stoppen will. Das niederländische Unternehmen Whike bietet das Modell W2C für 3.745 € an (Stand 2014), seit 2010 gibt es auch die Tochterfirma Whike UK.

Der Designer Oliver Hubertus aus Braunschweig, Deutschland, stellt 2008 in Zusammenarbeit mit dem Volkswagen Design Center Wolfsburg unter der Leitung von Prof. Erich Kruse ein neues Fahrzeugkonzept vor, das speziell für Kreuzfahrten durch breitflächige und eindrucksvolle Landschaften entwickelt ist.

Das Konzept des VW Auriga – die Diplomarbeit des Designers an der HBK Braunschweig – basiert auf dem (o.e.) Zeilwagen von Simon Stevin und ist so groß, daß 20 Passagiere und ein Pilot darauf Platz haben, wobei der Steuermann auf einem erhöhten Sitz einen besonders weiten Blick hat.

Passagiere, die eine sichere Reise vorziehen, können im geschlossenen Unterdeck bleiben und den Blick aus den Fenstern genießen, während jene Passagiere, die das wilde Fahrerlebnis bevorzugen, auf dem offenen Oberdeck bleiben können.

 

Sehr schnell - und auch schon real - ist der Windrenner Greenbird aus dem Jahr 2008: ein Teil Flugzeug, ein Teil Segelboot, ein Teil Formel 1 Auto, wie ihn sein Entwickler, der britische Ingenieur Richard Jenkins, beschreibt.

Ähnlich wie beim Iron Duck wird statt Segeln ein starrer Flügel verwendet, dessen Prinzip mit einer Flugzeugtragfläche vergleichbar ist. Er ist jedoch so konstruiert, daß er statt einem Auftrieb den hier erwünschten und nötigen Vortrieb liefert.

Den Abtrieb liefern wiederum vertikale Flügel, die das Fahrzeug stabilisieren und ein Umkippen bei hohen Windgeschwindigkeiten verhindern. Gleichzeitig bilden sie die Träger für die seitlichen Räder.

Je nach Beschaffenheit und Griffigkeit des Bodens soll der Greenbird dadurch Endgeschwindigkeiten erreichen, die um den Faktor drei bis fünf über der tatsächlichen Windgeschwindigkeit liegen!

Das Ziel von Jenkins, der sich seit 10 Jahren mit der Entwicklung von Renn-Windmobilen beschäftigt (Stichwort: Windjet Project), ist es, die Geschwindigkeitsweltrekorde für windgetriebene Fahrzeuge sowohl zu Land (187,7 km/h), als auch auf Eis (130 km/h) zu brechen.

Ein John D. Buckstaff soll zwar 1938 mit seinem Eissegler Debutante auf dem Lake Winnebago in Wisconsin eine Geschwindigkeit von 143 mph (230 km/h) erreicht haben – bei einer Windgeschwindigkeit von 115 km/h -, doch sicher bestätigt ist dies nicht.

Aufgrund der unterschiedlichen Griffigkeit von Eis und der Salzsee-Piste werden für die beiden Rekordfahrten jedenfalls zwei unterschiedliche Varianten des Greenbird konstruiert, wobei der Flügel des Eis-Windrenners größer und prägnanter gestaltet ist.

Hauptsponsor ist der ebenfalls britische Unternehmer Dale Vince und seine Firma Ecotricity in Gloucestershire.

Eigentlich will Jenkins den Landrekord im September 2008 auf dem westaustralischen Salzsee Lake Lefroy brechen, was aufgrund von Regen jedoch nicht klappt. Das hier gezeigte Foto stammt von der erfolgreichen Rekordfahrt, die dann im März 2009 auf dem Ivanpah Dry Lake in den USA stattfindet.

Richard Jenkins sitzt selbst am Steuer – und erreicht mit seinem Windwagen eine Spitzengeschwindigkeit von 126,1 mph (202,9 km/h).

Die Eis-Fahrt wird auf den Winter 2009 verschoben, wo sie auf dem Canon Ferry Lake in Montana, USA, stattfindet - jedoch ohne die erhofften Rekordgeschwindigkeiten zu erreichen.

Leider gibt es seitdem keinerlei Neuigkeiten mehr über dieses ambitionierte Doppelprojekt.

Im Oktober 2008 reichen drei Designer beim Los Angeles Challenge Motor Sports 2025 (eine Veranstaltung während der Los Angeles Auto Show) das Mercedes-Design für Autorennen der Zukunft ein, die Formula Zero. Diese Mercedes-Zukunftsrennserie soll ausschließlich mit Sonne und Wind funktionieren.

Der Rennwagen selbst ist den ursprünglichen zigarrenförmigen Autos der 1930er Jahre nachempfunden, zugleich zeigt sie die Wucht eines Bobschlittens und die Eleganz einer Segelyacht. Neben dem Segel wird das Fahrzeug von Radnaben-Elektromotoren angetrieben, die von einer Batterie sowie von den Solarzellen auf der Hülle des Gefährts versorgt werden. Außerdem gibt es ein System zur Rückgewinnung der Bremsenergie sowie eine kleine Windturbine in der Nase des futuristischen Gefährts.

Die Idee des Konzeptes ist, daß nicht derjenige Sieger wird, der als erster die Ziellinie überfährt, sondern wer den Kurs mit der höchsten Energieeffizienz absolviert, denn alle Teams bekommen die gleichen Fahrzeuge und die gleiche Anfangsenergiemenge zur Verfügung gestellt. Ebenso gehört ein neues Zuschauer-Konzept zu dem Vorschlag: Eine transparente Piste die es erlaubt, das Rennen von allen Seiten, und sogar von unten, zu betrachten.

Ein weiteres Fahrzeug, das unter anderem auch mit Wind betrieben wird, stammt von den beiden Designern Rory Handel und Maxx Bricklinas aus Beverly Hills, Kalifornien; es wird im Januar 2009 in den Blogs vorgestellt. Das Team plant, im August mit dem Bau des aus leichtem Aluminium und hochfestem Stahl bestehenden Renners fertig zu werden. Als erreichbare Spitzengeschwindigkeit sind 155 mph (~ 250 km/h) anvisiert. Starten soll der Wagen mit einer solar versorgten Lithium-Phosphat Batterie, die den 212 kW Elektromotor des Fahrzeugs antreibt. Von 0 auf 100 km/h beschleunigt das Fahrzeug des RORMaxx-Teams in weniger als vier Sekunden, und im reinen Batteriebetrieb beträgt seine Reichweite über 320 km.

Vier speziell plazierte Lufteinlässe richten die Windströmung über die Karosserie hinweg auf eine eingebaute Windturbine, welche die verfügbare Energie des Wagens um 20 % bis 25 %  steigert. Die Ladezeit der Batterie durch die auflaminierten Dünnschicht-Solarzellen beträgt anderthalb Stunden.

Im Fall einer Serienfertigung soll jedoch eine neuentwickelte Batterietechnologie zum Einsatz kommen, welche die Ladezeit auf 6 Minuten reduziert. Als möglicher Verkaufspreis wird ein Betrag zwischen 80.000 $ und 150.000 $ genannt.

Das Projekt läuft in der Rubrik ‚Formula AE solar/wind hybrid racecar’ – und der Aussage des Teams ist kaum noch etwas hinzuzufügen:

“The vehicle will demonstrate the capabilities of our creative ideas in synergy with the implementation of new alternative energy systems, also with a larger goal of setting the public’s attitude towards green technology on a more productive path.”

 

 

Weiter mit den windbetriebenen Fahrzeugen...