TEIL C

WINDENERGIE

Windbetriebene Fahrzeuge (II)

Der in Frankreich aufgewachsene und inzwischen in Schanghai lebende Produktdesigner Julien Misrachi stellt im Mai 2009 einen umweltfreundlichen und von der Natur inspirierten Strandsegler namens Albatros vor. 

Das Segel des Albatros ist wie eine umgekehrte Tragfläche geformt, was die Stabilität verbessert, ohne die Fahrt zu verlangsamen. Bislang existiert das Objekt allerdings lediglich als Grafik.

Vom Aufbau her ähnlich ist das Konzept der BMW Blue Dynamics Land-Yacht des Designers Stefan Radev, das im September 2009 in den Fachblogs kursiert.

Radev, mit Büros in Barcelona und Hamburg, entwickelt einen Windkraft-Sportwagen auf drei Rädern und mit Starrsegel, der über eine schlanke Windschutzscheibe verfügt, die sich zum einsteigen zusammen mit dem Lenkrad und dem Armaturenbrett hochklappen läßt.

Der Name dieser Designstudie ist an die Emmisionsminderungs-Programme des Fahrzeugunternehmans angelehnt, BMW Efficient Dynamics und Activ Hybrid.

Das haltbare Segel ist mit dem Korpus über eine zweigliedrige Zwischenverbindung verbunden und kann über die Segelsteuereinheit automatisch oder manuell entsprechend der Windrichtung eingestellt werden.

Die robuste Konstruktion soll dem Fahrer ein Höchstmaß an Sicherheit bieten, während der Innenraum durch den Einsatz hochwertiger Materialien darauf ausgelegt ist, das Gefühl einer Luxus-Yacht zu vermitteln.

Sehr passend an dieser Stelle ist der moderne Eissegler des schwedischen Automobil-Design-Studenten Niklas Palm, der (trotzdem) im Juli 2009 erstmals in der Presse erscheint. Denn auch das Konzept des Audi Icekraft trägt das Logo eines deutschen Autobauers.

Entstanden ist es im Frühjahr des Jahres während eines Projekts am Umeå Institute of Design in Schweden, wo Palm studiert, bei dem es um das ultimative Fahrerlebnis ging.

Die resultierende Idee ist ein 3,3 m langer und 2 m breiter Eis-Schlitten, der von einem computergesteuerten, sich auf 5,4 m Höhe erstreckenden Segel angetrieben wird, das mit einem elektrischen Steuermotor verbunden ist. Die dafür benötigte Energie kommt von Solarzellen, die den gesamten Icekraft umhüllen; eine Inspiration von Kollegen Palms, die das Konzept des Elektromobils Koenigsegg Quant erstellt haben, während das Segel selbst von Booten in Malaysia inspiriert wurde (Anm.: Über den Quant findet sich mehr unter Redox-Flow-Batterie).

Bei dem Eissegler liegt der Fahrer mit dem Gesicht nach vorne auf den Bauch, um ihm das berauschende Gefühl des niedrigen Fliegens zu geben. Gelenkt wird das rund 240 kg schwere Windfahrzeug mit den Frontlamellen. Das Segel läßt sich abbauen, zusammenrollen und im Korpus verstauen.

Kaum jemand glaubt, daß man den Rückenwind überholen kann. Es kursiert zwar schon seit 2007 ein YouTube-Video von einem Windkraftwagen, den ein Jack Goodman aus Florida gemacht hat, und der direkt in Windrichtung schneller fährt, als der Wind selbst bläst. Doch es handelt sich um ein kleines und leichtes Modell, so daß noch immer bezweifelt wird, daß ein solches Verhalten auch im Großen umsetzbar ist.

Im Juni 2010 bekommen Windfahrzeuge daher heftigen und positiven Medienwind, als das Segelmobil Blackbird bei New Jerusalem in Tracy, Kalifornien, mit einem Rückenwind von nur 21 km/h eine Geschwindigkeit von 60 km/h erreicht, was 2,86-mal so schnell ist, wie der Wind selbst.

Das dreirädrige Gefährt mit seinem auffälligen Propeller wird von dem Aerodynamiker Rick Calvallaro konstruiert, der auch selbst Kitesurfer und Paraglider ist. Als ultra-leichtes Fahrzeug, das größtenteils aus Schaum hergestellt ist, wiegt es nur gut 200 kg und ist bis zur Spitze seines 5 m durchmessenden Propellers 7 m hoch.

Bei der Herstellung, die etwa ein Jahr lang dauert, wird das Unternehmen Thin Air Designs von Google und dem Windenergie-Unternehmen Joby Energy als Sponsoren unterstützt. Calvallaros Gruppe arbeitet dabei mit der Luftfahrtabteilung der San Jose State University zusammen – und die Technologie wird von ihnen als Dead Downwind Faster Than The Wind (DDWFTTW) bezeichnet, wobei einige deutschen Medien das DD auch als ,directly down’ ausschreiben.

Doch nun zur physikalisch-technischen Erklärung: Der Blackbird kann deshalb schneller fahren als der Rückenwind bläst, weil sein Propeller nicht von dem Wind, sondern über die Räder angetrieben wird, so seltsam das auch klingen mag.

Zu Beginn schiebt der Wind das Gefährt vorwärts, doch wenn es erst einmal rollt, wird der entgegen der Fahrtrichtung ausgerichtete Propeller angetrieben, der den Wind damit zurück drückt und das Gefährt nach vorn stößt. Dadurch drehten sich die Räder wiederum schneller und damit auch der Propeller. Erst der mit steigender Geschwindigkeit immer größer werdende Luftwiderstand stoppt die Beschleunigung. Kein Wunder also, daß dem Entwicklungsteam zufolge der schwierigste Teil gewesen sei, die Energie effizient von den Rädern auf den Propeller zu bringen.

Auch eine frühere Version, die – sehr amerikanisch – als BUFC bezeichnet wird (für Big Ugly Fucking Cart), hatte während einer Sitzung der North American Land Sailing Association (NALSA) im März dieses Jahres auf einem ausgetrockneten See in Nevada höhere Geschwindigkeiten als die Windgeschwindigkeit erreicht.

Nun bereitet sich Thin Air Designs auf eine Segelpartie vor, bei der nach Vorgaben der NALSA Wind- und Fahrtgeschwindigkeit noch präziser gemessen werden sollen, damit die Rekorde offiziell anerkannt werden können. Anfang Juli gelingt es dem Fahrzeug dann, mit Rick Cavallaro am Steuer, auf dem ausgetrockneten El Mirage See in der kalifornischen Mojave-Wüste direkt in Windrichtung die 2,8-fache Windgeschwindigkeit zu erreichen – und diesmal ist die NALSA auch anwesend, um den Weltrekord mit einer maximalen Geschwindigkeit von 44,32 km/h (bei einer Windgeschwindigkeit von 16 km/h) zu registrieren und offiziell bekanntzugeben.

Dutzende Fachleute, Magazine und andere Medien, die Cavallaro zuvor als Scharlatan und Schlimmeres bezeichnet hatten, müssen sich nun bei ihm entschuldigen. Danach bleibt es zwei Jahre lang ruhig um den Blackbird – also Zeit genug für den Hinweis, daß auf dem Wikipedia-Eintrag über das Windfahrzeug auch ein Originalscript des oben bereits erwähnten Aerodynamikers Andrew B. Bauer aus dem Jahr 1969 verlinkt ist.

Um so größer ist die Überraschung, als sich im Juli 2012 die Presse ein weiteres Mal fast überschlägt – denn diesmal schafft es das Blackbird-Team auf dem Flughafen von New Jerusalem in Tracy, mit einer modifizierten Version des Windwagens wiederum 2,01-mal schneller als die Windgeschwindigkeit zu fahren … aber nun gegen den Wind! Dabei erreicht der Wagen eine maximale Geschwindigkeit von 36,64 km/h (über diese Form von Windmobilen gibt es weiter unten noch ein eigenes Kapitelteil).

Den Meldungen zufolge hatte das Team nur minimale Veränderungen an dem Fahrzeug durchgeführt. Die größten Eingriffe waren der Austausch des Propellers durch einen als Turbine fungierenden Rotor und die Entfernung der bisherigen Kraftübertragung. Der neue Rotor sieht dem ursprünglichen Propeller sehr ähnlich, dreht sich aber in die entgegengesetzte Richtung. Doch auch er gibt seine Energie direkt an die Räder weiter. Als echter Sportsmann hofft Cavallaro, daß sich jetzt noch andere Teams mit dem neuen System befassen – und bald eigene Windfahrzeuge entwickeln, um seine Rekorde zu brechen.

Im Juni 2013 wird der Blackbird auf eBay zum Verkauf angeboten – und wechselt schließlich für einen Spottpreis von 5.120 $ den Besitzer. Man kann nur hoffen, daß der Zuschlag an ein Museum ging...

Im Bereich der Windfahrzeuge schon einen Schritt weiter denkt der Industriedesigner David Huang aus San Francisco, USA, der im Juni 2010 das Konzept eines zukünftigen Autobahnsystems vorstellt, das für eben solche Vehikel optimiert ist.

Sein Jet Stream Super Highway ist im Grunde eine Fahrbahn mit einem Halbrohr-förmigen Querschnitt, über der Batterien aus großen, solar betriebenen Ventilatoren hängen, die für einen kontinuierlichen Luftstrom sorgen, wie in einem offenen Windkanal. Daneben gibt es seitlich angebrachte Gebläse, die Luft mit einer kontrollierten Geschwindigkeit auf die Strecke blasen, wobei die Fahrzeuge für notwendige, fein abgestimmte Wind-Anpassungen mit der Straße kommunizieren. Gesäumt sind die Straßen mit Solarenergieanlagen zur Versorgung der Ventilator- und Turbinensysteme.

Das geeignete Fahrzeug, das Huang Hyper Wing Sail Vehicle nennt, liefert er gleich mit. Es ist mit einem vertikalen Flügelsegel mit zwei Tragflächen ausgestattet, besitzt Auslegerflügel für die Hinterräder, was für Stabilität sorgt, und kombiniert Luftbremsen mit Radbremsen. Außerhalb des Wind-Highways verwandelt sich das Auto in seinen Kompakt-Modus mit eingefahrenem Flügelsegel und eingeklappten Stützrädern, und wird dann von einer Batterie mit Strom versorgt, um die unabhängig voneinander motorisierten Räder zu betreiben.

Um die gleiche Zeit erscheinen in den Fachblogs Fotos aus Kathmandu, Nepal, auf denen eine Fahrrad-Rikscha zu sehen ist, die mit einem waagrecht liegenden Savonius-Rotor die Windenergie nutzen soll, um den Pedalisten zu entlasten.

Dessen Aussage zufolge habe er einen Professor in einer nahe gelegenen Stadt beauftragt, ihm eine Windmühle zu entwerfen und zu bauen, die zusätzlichen Schub liefern würde.

Die Metalltrommel des Wind/Mensch-Hybridfahrzeugs ist über ein seitlich montiertes Getriebe mit den Hinterrädern verbunden und soll bei der Beschleunigung helfen – sofern die Fahrradrikscha Rückenwind hat.

Ein Design, das im August 2010 kursiert, stammt von den Designern Ippei Iwahara, Naoki Kato und Keisuke Fukunaga und ist ihr Beitrag zum James Dyson Awards dieses Jahres.

Unter dem Namen Kazaguruma stellen sie das Konzept eines Windfahrzeugs vor, das neben innovativen segmentierten Reifen auch eine höchst individuelle Antriebsmethode nutzt.

Diese soll auf dem Magnus-Effekt basieren, wobei allerdings kein glattwandiger Flettner-Rotor zum Einsatz kommt, sondern ein senkrechter Lamellen-Zylinder mit einer Art Windfahne am hinteren Teil, welche gleichzeitig einen Teil des Rotationskörpers abdeckt.

Dabei wird der Zylinder durch einen batteriebetriebenen Elektromotor in Rotation versetzt, um seine Luft über die Windfahne streichen zu lassen – was zu unterschiedlichen Druckverhältnissen an deren beiden Seiten führt. Zusätzlicher Seitenwind kann den aerodynamischen Effekt verstärken.

Daß die Technik zumindest in kleinen Maßstab funktioniert, belegen die Designer anhand eines Modells.

Als im September 2010 Juan Pablo Bernal aus Göteborg, Schweden, seine Master-Abschlußarbeit für das Umea Institute of Design vorstellt, die am GM Europe Design Centre entstanden und von der Adam Opel GmbH gefördert wurde, setzt er das Thema in den Rahmen der umwelttechnischen und demografischen Herausforderungen der Gesellschaft im Jahr 2050.

Die Weltbevölkerung wächst und die schmelzenden Gletscher führen zum Ansteigen des Meeresspiegels. Das V-förmig gestaltete Fahrzeug Opel Icona 01 kann sich daher sowohl auf dem Land, als auch auf dem Wasser fortbewegen und ermöglicht es so unbewohnbar gewordene Gebiete zu verlassen und neue zu besiedeln.

Als Antrieb dient der Wind, und Solarzellen auf dem Segel speisen die Elektromotoren mit zusätzlicher Energie. Ansonsten soll diese Form der Fortbewegung durch die gemeinsam zu verrichtenden Bewegungsabläufe die Verbindung der Passagiere untereinander fördern und fordern.

Ein ganz besonders ausgeklügeltes Yacht-Konzept ist das Modell Bloom des Designers Xiang Yu, das im Dezember 2010 in den Blogs zu sehen ist.

Das 60 m lange Boot besitzt einen großen, einfahr- und einfaltbarem Senkrechtachser, dessen Flügel aus Solarstoff-Segel gemacht sind, sodaß neben dem Wind als Kraftquelle für den Antrieb auch die Sonne angezapft werden kann – zumindest tagsüber. Dem entsprechend nennt der Designer diesen Teil auch ,Energy Well’.

Als alternativer Kraftstoff soll Wasserstoff verwendet werden, während in anderen Publikationen von einem hybriden Diesel-Elektro-Antrieb die Rede ist. Leider ist nichts darüber zu erfahren, welche sonstige Technik eingesetzt werden soll – oder welche Geschwindigkeiten und Reichweiten erwartet werden.

Mit einem ausgesprochen merkwürdigen Konzept beteiligt sich Rick Harrington aus Dexter, Michigan, an dem Create the Future Design Contest 2010.

Das zum Patent angemeldete Trans Wind Energy Generation (TWEG) System seiner Firma Harrington Electronics LLC sieht eine Art windbetriebene Langstrecken-Seilbahn vor, die gleichzeitig auch der Erzeugung von Windenergie dient.

Dabei sollen Fahrgastträger, die auf den Grafiken wie mittelgroße Flugzeuge ohne Triebwerke aussehen, zwischen zwei Führungsseilen in 200 m Höhe durch großflächige Segel vorwärts bewegt werden.

Auf nicht ganz nachvollziehbare Art und Weise soll während des Segelns entlang der Kabel auch ein Überschuß-Strom erwirtschaftet und ins Netz eingespeist werden.

Mit dem Träger verbundene Motoren stellen die Fortbewegung sicher, selbst wenn die Windgeschwindigkeit nicht ausreicht, das gewünschte Tempo zu halten. Bei gutem Wind soll der Träger die fünffache Windgeschwindigkeit erreichen. Bislang können aber noch keine Belege für diese Aussage vorgelegt werden.

Daß es auch Innovatoren gibt, welche die Windenergie mit LTA-Flugkörpern kombinieren wollen, belegt die Idee des belgischen Ingenieurs Lieven Standaert aus Antwerpen, die im Januar 2011 veröffentlicht wird.

Sein Vorschlag sieht ein langes und spitz zulaufendes Luftschiff namens Aeromodeller II vor, das aus Low-Cost-Materialien besteht und sich mittels Windkraft seinen eigenen Wasserstoff erzeugt, weshalb es prinzipiell, einmal gestartet, nie wieder auf den Boden hinunter muß.

Angedacht ist, daß nach Abwurf eines Bodenankers die Propeller des am Ort schwebenden Luftschiffs die Funktion von Turbinen übernehmen und die Kraft des Windes nutzen, um Wasserstoff zu erzeugen. Auf diese Weise kann das Luftschiff auf einen unbegrenzten Nachschub an Wasserstoff zurückgreifen, wann immer dieser als Traggas oder zusätzliches Antriebsmittel benötigt wird, wobei sicherlich an den Einsatz von Brennstoffzellen gedacht ist.

Mehr wie ein Segelboot als ein Motorboot ist das Luftschiff nicht auf Geschwindigkeit ausgelegt und wird wahrscheinlich nur 80 km/h erreichen. Sollten sich die zugrundeliegenden Theorien als richtig erweisen, könnte dies das Luftschiff-Design revolutionieren und den Wasserstoffantrieb für die Zukunft des Null-Emissionen-Transports weiter vorantreiben.

Ein 9 m großes Modell, das von Standaert gebaut und ausgestellt wird, ist allerdings noch nicht ansehnlich genug, um auch hier gezeigt zu werden. Immerhin wird das Projekt weiter verfolgt, und im Windkanal der Vrije Universiteit Brussel (VUB) werden schon erste Versuche durchgeführt. Im August folgen Tests mit einem sphärischen Modell, zusätzlich baut Standaert Ende 2012 einen Windkanal für langsame Geschwindigkeiten an der VUB.

Ein Hinweis in eigener Sache: Über Elektro- und Solarluftschiffe gibt es ein separates Kapitelteil.

Ebenfalls bislang nur als Konzept existent ist ein Amphibien-Wagen, dessen flexibles Dach auch als Segel funktionieren soll, wenn sich das Spaß-Mobil im Wasser befindet. Leider lassen sich keinerlei Hinweise auf den oder die Urheber dieser Idee finden.

Der Entwurf, der im Februar 2011 kursiert, ist von der Form eines Surfbrett inspiriert, woher sich wohl auch der Name dieses merkwürdigen und doch spannenden Fahrzeugkonzepts ableitet: SandYou.

Das Amphibienfahrzeug wird mit einem schlanken Elektromotor betrieben, der innerhalb des Hauptkörpers eingekapselt ist. Die vier Räder wirken wie aufgeblasene Rettungsringe, die den Wagen über das Wasser heben, wobei die Felgen ausgefahren und wie Schiffsschrauben eingesetzt werden können. Steht der Wagen, lassen sich diese Rotoren in einen anderen Modus schalten und als Windkraftanlagen zur Erzeugung sauberer Energie nutzen, um die Batterien aufzuladen.

Auf dem Hauptrahmen gibt es vier leichte, aus Holz und Gewebe hergestellte Sitze, an deren Oberteil zylindrische Boxen zur Aufbewahrung persönlicher Gegenstände befestigt sind. Das Dach besteht aus einfacher Leinwand als Schattenspender und kann durch einfaches Kurbeln der Winde in ein Segel umgewandelt werden.

Einen Monat später ist mit dem Aiolos ein weiteres futuristisches Fahrzeugkonzept zu sehen, das seine eigene Energie aus dem Wind erzeugen soll.

Der koreanische Designer Kyoung Soo Na entwickelt das dosenförmige, elektrische Fahrzeug für seine Heimatstadt Seoul, die für ihre große Bevölkerung und die vielen Wolkenkratzer bekannt ist.

Vermutlich ist ihm aufgefallen, wie scharf der Wind um deren Ecken wehen kann, denn genau in diesen Strömungen sollen die Wagen aufgeladen werden, deren Räder so modifiziert sind, daß sie auch als Windturbinen arbeiten können.

Zusätzlich soll Energie aus dem Wind geerntet werden, während man durch die Stadt fährt. Ansonsten sei das Gefährt mit digitalen Signalanlagen und Kameras ausgestattet, damit der Fahrer Objekte aus verschiedenen Blickwinkeln zu sehen bekommt, wozu immer das auch gut sein mag.

Auf den ersten Blick mindestens genauso befremdlich wirkt das leichte, Ventilator-betriebene Konzeptfahrzeug Ventile des Kunstlehrers Thierry Dumaine aus Nizza, das es im Juni 2011 zu bestaunen gibt.

Die wohl etwas weit hergeholte Traum-Maschine besitzt zwar einen konventionellen Gas/Elektro-Hybrid-Antriebsstrang, doch dieser ist mit einem dritten System verbunden - einem riesigen, im Unterboden des Fahrzeugs unter dem Akku liegend installierten Ventilator.

Dieser soll sich durch den vorne hineinrauschenden Fahrtwind drehen und den benötigten Strom erzeugen, der die beiden hinten angebrachten Elektromotoren versorgt, welche das aufgrund seiner durchscheinenden Karosserie, den aufblasbaren Sitzen und Leichtbau-Rädern nur 350 kg schwere Auto antreiben.

Vier weitere Ventilatoren, die eigentlich Teile der einzigartigen Räder des Ventile sind, schicken ihre Energie an die Bordbatterie des Fahrzeugs. Bei Bedarf soll ein Benzinmotor zusätzliche Leistung bringen.

Zwei Jahre später macht Dumaine mit einem carDboard Konzeptfahrzeug von sich reden, das, wie der Name schon suggeriert, weitgehend aus Pappe besteht – bis hin zu den Sitzen. Der Beitrag für den Michelin Design Wettbewerb soll einen Dreifach-Hybrid-Antrieb mit Benzin, Elektro und Druckluft bekommen, und auch bei diesem Gefährt können die Räder zugleich als Turbinen dienen, um während der Fahrt den Akku für den Elektroantrieb wieder aufzuladen.

Ebenfalls im Juni 2011 ist der Entwurf Helix des Designers Minchul Kim aus Südkorea zu sehen, den dieser als Konzept und Modell in kleinem Maßstab für die Absolventen-Ausstellung der Hong-ik University des Vorjahres entwickelt hatte.

Das Resultat ist ein Elektro-Roadster, der eine aktive Aerodynamik realisiert, wie sich der Entwickler ausdrückt.

Dabei soll der Wind so manipuliert werden, daß die vier in Fahrtrichtung zeigenden Helix-Turbinen, die über den Rädern angebracht sind, Energie regenerieren, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist – falls diese immer wieder aufkommende Idee nicht sogar mehr Energie kostet, als sie einbringt, wie vielerorts vermutet wird...

Der afghanisch-niederländische Designer und Erfinder Massoud Hassani, der eigenen Aussagen zufolge schon als Kind vom Wind als Antriebskraft fasziniert war und zusammen mit seinem Bruder Spielzeug bastelte, das vom Wind bewegt wurde, stellt auf der Design Indaba in Cape Town im Februar 2012 ein ganz besonderes windbetriebenes Objekt vor – das er im Vorjahr als Abschlußprojekt für die Design Academy Eindhoven erarbeitet hatte.

Der Hintergrund seines Mine Kafon liest sich bedrückend: Jährlich sterben zwischen 15.000 und 20.000 Menschen, zumeist Zivilisten, durch explodierende Landminen, etwa jede 5.000ste Entschärfung kostet einen Sprengstoffexperten das Leben, und doppelt so oft wird ein Minensucher schwer verletzt. Hassanis Apparat, der durch Windkraft zum Rollen gebracht wird, soll daher bei der Entdeckung von Minen behilflich sein.  

Das Gebilde mit einem Durchmesser von 221 cm besteht aus 160 Bambusrohren und Plastiktellern, die an einer Kugel in der Mitte befestigt sind. Es hat genug Fläche, um vom Wind bewegt werden zu können, und ist gleichzeitig schwer genug, um Minen zur Detonation zu bringen, wobei er mehrere Explosionen aushalten soll. Verliert der Minensucher einige seiner ,Beine’ aus Bambus, können diese meist schnell ersetzt werden. Durch einen im Kern angebrachten GPS-Sender läßt sich die Route des nur 50 $ teuren Geräts genau nachverfolgen, um zu sehen welcher Bereich schon minensicher ist.

Beim London Design Award 2012 ist Hassanis Konstruktion für den Hauptpreis nominiert.

Laut Henk van der Slik von der niederländischen Einheit zur Sprengkörperentschärfung, mit der Hassani bei der Entwicklung des Mine Kafon zusammengearbeitet hat, gibt es allerdings eine Reihe von Einschränkungen. So ist der Wind-Minenräumer nur bei Wind und nur auf ebener Fläche einsetzbar – und die einzelnen Metallsplitter der detonierten Minen müssen immer noch manuell aufgesammelt und entfernt werden.

Hassani konzentriert sich daher darauf, den Mine Kafon zu perfektionieren, gründet die Hassani Design BV und startet im Januar 2013 auf Kickstarter eine erfolgreiche Crowdfunding-Aktion, bei der er von 4.169 Unterstützern sogar mehr als die gewünschten 100.000 £ zusammenbekommt, um nach der Prototypen-Phase nun zu echten Tests auf vermintem Gelände übergehen zu können. Und ab dem März 2013 wird ein Modell seines Minenentschärfers für ein knappes Jahr im New Yorker MoMa ausgestellt.

Im April 2012 taucht in der Presse die für umgerechnet 1.200 € selbst gebaute elektrische Seifenkiste des chinesischen Bauern Tang Zhenping auf, die bis zu 140 km/h erreichen soll.

Das innerhalb von drei Monaten gebaute, 3 m lange und 1 m hohe, Fahrzeug enthält Teile eines Rollers und eines Motorrads, und seine Akkus werden am Stromnetz aufgeladen.

Ab einer höheren Geschwindigkeit schaltet sich die markante Windturbine am Kühlergrill an, die dann der Reichweitenverlängerung dient. Der vom Fahrtwind bewegte Ventilator treibt einen Generator an, der den Akku nachlädt.

Etwas unklar ist allerdings, was Zhenping mit den ,solar energy wings’ meint, die als weitere Energiequelle zum Nachladen der Fahrzeugbatterie genutzt werden. An den Heckflossen seines Gefährts sind jedenfalls keine Solarzellen zu sehen.

Ebenfalls einiges an Presse bekommt im Februar 2013 ein Leichtbau-Elektrofahrzeug namens Wind Explorer, nachdem dieses mit Hilfe der Windkraft Australien von West nach Ost durchquert hat. Da es neben einer portablen Windkraftanlage zum Nachladen der Batterien auch von einem Zugdrachen angetrieben wird, habe ich es weiter unten im Kapitelteil Drachen aufgeführt (s.d.).

Im Februar 2013 läßt die Luft- und Raumfahrt-Universität in Peking ihren Polar Rover losfahren, ein satellitengesteuertes autonomes Forschungsgefährt, das die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf die Antarktis erforschen soll.

Rund um die Uhr mit Energie versorgt wird die 1,8 x 1,2 x 1,6 m große und 300 kg schwere Maschine von der kleinsten vertikalen Windturbine, die es auf den Markt gibt: das Modell HoYi! der Firma Urban Green Energy Inc. (UGE) mit Sitz in New York. Der gedrillte Darrieus-Rotor aus Fiberglas ist 130 cm hoch, hat einen Durchmesser von 80 cm und kann bis zu 200 W liefern.

Sowohl der Rover als auch die Turbine sind so gebaut, daß sie eisigen Temperaturen, polaren Winden, geomagnetischen Störungen und kosmischer Strahlung widerstehen.

Schon nach einem Monat hat das indirekt windbetriebene Fahrzeug, das von dem Kunlun Polar Research Team um Prof. Tianmiao Wang entwickelt wurde, bereits eine beeindruckende Strecke von 2.500 km zurückgelegt.

Im Juli 2013 stellt der israelische Industriedesigner Shlomi Mir einen windbetriebenen Steppenroller-Roboter vor, den er zum Zwecke der Klimadaten-Sammlung entwickelt hat. Auf einem Video seiner Homepage ist ein Rollversuch aus dem Vorjahr zu sehen – auf dem Flugfeld Tempelhof in Berlin! Die Idee orientiert sich an der sogenannten Chamaechorie, einer Ausbreitungs-Form von Pflanzen, bei der sich ganze Pflanzen oder abgelöste Teile durch den Wind verbreiten. Die entsprechenden Pflanzen sind als Bodenläufer, Steppenläufer bzw. Steppenroller bekannt. Der innovative Prototyp gewinnt den internationalen Lexus Design Award dieses Jahres.

Dank der eingespannten Segel kann der Roboter praktisch über fast jedes Gelände rollen, wobei ein unter Spannung stehendes Stahlseil-Gerüst Aufschläge auf den Boden abfedert. Ein kinetischer Generator, der Bewegungsenergie in Strom umwandelt, liefert die Energie für den integrierten Computer, der über angebrachte Sensoren Klimadaten sammelt, sowie für den Motor, der die Kugel zu einem unbeweglichen abgeflachten Doughnut zusammenziehen bzw. wieder expandieren kann.

Obwohl das Gerät seine Richtung nicht steuern kann, ist es ihm dadurch möglich, selbst zu entscheiden, wann es sich bewegen will. Stimmt die Windrichtung, dehnt es sich wieder zu einen Ball aus, fängt die Brise in seinen Segeln... und rollt los.

Mir, der zuvor für die israelische Armee Bombenentschärfungs-Roboter entwickelt hat, arbeitet nun mit weiteren Forschern zusammen, um eine einfachere und robustere Version zu schaffen, die auch kleiner und wendiger ist. Der Prototyp soll es Wissenschaftlern ermöglichen, Daten zur Entstehung von Wüsten zu sammeln, da es gerade in diesem Forschungsgebiet sehr schwierig ist, diese durch Exkursionen zu gewinnen.

Die Idee ist, daß man einen Schwarm dieser Datensammler über Sanddünen verteilt, die jeweils die Bewegung der anderen aufzeichnen um eine 3-D-Karte des Windes zu modellieren, der über die Oberfläche einer Düne zieht, was letztlich zu einem besseren Verständnis dafür führen kann, wie sich Dünen bewegen und welche möglichen Lösungen es gibt, sie aufzuhalten.

Im Jahr 2014 soll mit 20 Geräten ein erster Feldtest gemacht werden, doch es gibt auch Pläne, mit Hunderten der Steppenroller-Roboter noch weit größere Gebiete zu kartieren.

Als im Oktober 2013 Fahrzeugdesign-Studenten der Hochschule Pforzheim mehr als 5.000 Fragebögen einer Umfrage der ZEIT auswerten und davon ausgehend Autos für morgen entwerfen, ist auch ein Entwurf namens Windgeist mit dabei, den Tim Wittke vorlegt.

Dabei handelt es sich um dreirädriges Gefährt, dessen eigentlicher Antrieb – ein Elektromotor – am Hinterrad sitzt, während es beim Vorankommen von einem Segel unterstützt wird, das ein Computer je nach Wind- und Fahrtrichtung ausrichtet.

Die ach so sachlichen ZEIT-Redakteure kommentieren den Entwurf mit den trockenen Worten, daß der Windgeist „eher als Carsharing-Fahrzeug auf dem Land geeignet (sei), wo der Wind stärker weht.“

Meldungen im November 2013 zufolge arbeitet Richard Jenkins, der Entwickler des Greenbird (s.o.), seit einiger Zeit an einer Saildrone, die selbständig rund um den Globus segeln soll. Konstruiert und gebaut für den Einsatz in der Ozeanografie und Klimaforschung, befindet sich der ferngesteuerte Flügelrigg-Trimaran aus Karbon-Komposit-Materialien seit einem Jahr in der intensiven Erprobungsphase.

Der segelnde Roboter namens Honey Badger gilt als extrem robust, richtet sich grundsätzlich nach einer Kenterung wieder selbst auf und kann auch mehrere Stunden gekentert durchhalten, ohne Schaden zu nehmen.

Im März legt das 5,80 m lange und 2,14 m breite Boot, das mit einem gut 6 m hohen Karbon-Flügelsegel ausgestattet ist und zwei Stabilisierungs-Ausleger besitzt, auf der San Francisco Bay in 67 Stunden eine Strecke von 154 Seemeilen zurück, um anschließend unversehrt in den Hafen zurückzukehren. Bei Windspitzen von 28 Knoten kann das Boot bis zu 8,4 Knoten Fahrt machen.

Im August startet dann ein erster Versuch, den Pazifik zu überqueren, der nach einem Defekt in der Elektronik jedoch abgebrochen werden muß. Immerhin kommt das Boot unversehrt zurück, nachdem es in zwei Wochen bereits 2.000 Seemeilen in eine Richtung zurückgelegt hatte.

Anfang Oktober 2013 wird es in der San Francisco Bay wiederum ins Wasser gelassen, mit einem einfachen Befehl im elektronischen Gehirn: Segle nach Hawaii! Es gelingt dem autonomen windbetriebenen Oberflächenfahrzeug die 2.248 nautischen Meilen in 34 Tagen zurückzulegen. Besonders bemerkenswert ist, daß das Boot etwa 650 Seemeilen bei Windgeschwindigkeiten über 35 Knoten zurücklegt, wobei es Spitzengeschwindigkeiten von 14 Knoten erreicht.

Daß dagegen einige Tiere schon sehr lange Meister darin sind, den Wind zur Fortbewegung zu nutzen, beweisen Albatrosse, denen ihr Langstreckenflug durch ihre aerodynamische Form und eine besondere Flugtechnik mit Windantrieb gelingt.

Wanderalbatrosse erreichen eine Flügelspannweite von mehr als 3 m und brauchen keine Muskelkraft, um die Flügel gespannt zu halten. Im Jahr 2005 berichten Forscher von einem Albatros, der die Erde in weniger als 46 Tagen umrundet hat, indem er mehr als 20.000 km entlang der südlichen Breitengrade auf und ab gesegelt ist.

Solche Rekorde erreichen die Vögel mit Hilfe einer ausgefeilten Gleitflugtechnik, die nun von einem internationalen Forscherteam um Prof. Gottfried Sachs und Johannes Traugott von der TU München analysiert wurde, indem sie 20 Wanderalbatrosse (Diomedea exulans) auf dem Kerguelen-Archipel im südindischen Ozean mit GPS-Sendern beklebten und ihre Flugrouten verfolgten.

Das äußerst energieeffiziente Gleitflugmuster besteht darin, daß die Albatrosse zunächst im dynamischen Gleitflug gegen den Wind aufsteigen (1), dann eine steile Kurve fliegen, die ihnen einen Energieschub verleiht (2), bevor sie mit dem Wind wieder nach unten sinken (3), um sich erneut in den Luftstrom zu drehen (4).

Da in 10 – 15 m Höhe über der Wasseroberfläche ein starker Wind weht, fliegt der Albatros dort eine Kurve und erfährt durch die Schrägstellung seiner Flügel einen großen Auftrieb – wird sozusagen vom Wind mitgenommen. Dadurch verbucht der Seevogel in jedem Gleitzyklus ein Energieplus, das er zum Vorankommen nutzt. Mit ihren Erkenntnissen über die Flugtechnik von verschiedenen Vögeln und Insekten wollen die Wissenschaftler sparsame Fluggeräte entwickeln.

 

Weiter mit den Gegenwindfahrzeugen...