TEIL C

Augmentor-Systeme

Augmentor-Systeme beruhen auf der Erkenntnis, daß die Anströmgeschwindigkeit des Windes durch besondere aerodynamische Konstruktionen erhöht werden kann. Dadurch erhöht sich auch die sonst relativ geringe Energiedichte des Windes, was bisher meist durch eine aufwendige Ummantelung der normalerweise frei laufenden Turbine erreicht wurde. Ein gutes Beispiel hierfür sind die oben Vortec-Systeme.

Zur Erklärung: Laut Betz kann der Leistungskoeffizient (Cp) einer Windkraftanlage die 59,3 % nicht übersteigen. Daß sich mit Vortec- oder Augmentor-Systemen mehr Energie aus dem Wind extrahieren läßt, als nach Betz überhaupt im Wind vorhanden ist, liegt daran, daß die Cp-Formel nur der Anteil der kinetischen Energie berechnet, die aus dem Wind gewonnen werden kann. Diffusor- und Luftwirbel-Systeme verwenden dagegen sowohl kinetische Energie, auch auch Strömungsdruck-Energie, um daraus Strom zu erzeugen.

Seit dem 19. Jahrhundert werden die unterschiedlichsten Formen und Umsetzungen vorgeschlagen, von denen ich hier einige präsentieren werde, die mir im Zuge meiner Patentrecherchen begegnet sind.

Zu den Vorläufern der aktuellen technischen Umsetzungen gehören das Wind Wheel von P. A. Ensign aus dem Jahre 1866 (US-Nr. 058.397), ein System unter dem Namen Improvement in Atmospheric Motive-Powers von W. Jones (US-Nr. 129.567 von 1872), die Wind Engine von J. L. Walker, die sich eindeutig auf die Nutzung des Kamineffekts bezieht (US-Nr. 273.920 von 1883), der Electric Generator von E. C. Woodell (US-Nr. 695.524, erteilt 1902), der für Einzelgebäude gedachte Atmospheric power generator von A. J. Fandrey (US-Nr. 1.112.203 von 1914) oder der Air motor von Harry Mcgraw (US-Nr. 1.464.575, erteilt 1923).

Ich bin mir sicher, daß eine umfassende Recherche in internationalen Patent-Datenbanken eine Vielzahl weiterer Systeme und Erfindungen zutage fördern würde, die es nie zum Stadium der Umsetzung geschafft haben.

Breiter bekannt werden Augmentor-Systeme, die teilweise auch als Meteorologische Reaktoren bezeichnet werden, durch eine Innovation von J. T. Yen, auf die ich als nächstes zu sprechen komme. Im Abschluß daran werden weitere Luftwirbelkraftwerke vorgestellt.

Tornadoturm

Der ursprünglich aus Shanghai stammende Luftfahrttechniker James T. Yen entwickelt bei der Grumman Aerospace Corp. in Bethpage, New York, eine neuartige Windkraftanlage, bei der der Wind durch einzelne geöffnete vertikale Schlitze in eine oben und unten offene Turmkonstruktion geleitet wird, um sich dort zu einem Wirbel zu verdichten.

Er stellt das Konzept unter dem Namen Tornado Wind Energy Conversion System (TWECS) erstmals im September 1975 auf der 10. Intersociety Energy Conversion Energineering Conference vor. Ein interner Artikel war bereits im Frühjahr 1972 im Firmenmagazin von Grumman erschienen.

Da die Leistung eines Windrades nicht nur von der kinetischen Energie des Windes, sondern auch von der Druckdifferenz vor und hinter den Flügeln abhängt, kann beim Tornadoturm-Konzept der Unterdruck im Kern des Wirbels gegenüber der von unten zur Turbine hinströmenden Außenluft besonders vorteilhaft ausgenutzt werden. Yen schätzt, daß der Strömungsdruck 3.600 mal mehr Energie enthält, als die kinetische Energie des Windes.

Ein 60 m hoher Turm von 20 m Durchmesser soll dadurch eine Leistung von 1 MW erbringen können. Anderen Quellen zufolge können sich mit einer 2 m durchmessenden Turbine sogar bis zu 2 MW erreichen lassen, was einem konventionellen Rotor von 65 m Durchmesser entspricht.

Der in Westbury, New York, beheimatete Yen beantragt sein Patent 1975, erteilt wird es ihm im Jahr 1978 (US-Nr. 4.070.131).

Wer sich näher mit dieser Technologie beschäftigen möchte, sollte sich die Gegenhaltungen dieses Patents anschauen, die sich bis in das Jahr 1878 zurückverfolgen lassen.

Es gibt auch eine künstlerische Grafik des Konzepts, die ich hier gerne wiedergeben möchte. Sie stammt vom Titel des Magazins Popular Science vom Januar 1977, in welchem erstmals ausführlich über den Tornado-Turm berichtet wird.

Unter anderem ist dort zu erfahren, daß Yen bereits drei kleine Funktionsmodelle vorweisen kann, die sogar ein klein wenig Strom produzieren. Eines dieser Modelle besitzt eine Spiralform mit einer offenen Seite, ist 35 cm hoch und hat einen Durchmesser von 12,7 cm.

Aus einem weiteren Bericht des Magazins von Dezember desselben Jahres habe ich das Foto von Yen während eines seiner Versuche. Der Entwickler geht davon aus, daß sich sein System sowohl in einem so kleinen Maßstab realisieren läßt, daß es sich zur Versorgung eines Eigenheims eignet, als auch so groß, daß es ganze Gemeinden mit Strom beliefern kann.

Von der Energy Research and Development Administartion (ERDA) bekommt Yen eine Förderung in Höhe von 198.000 $, um nun ein größeres Modell seiner Anlage zu bauen. Nach einer ersten 3 m hohen Version ist eine Ausführung mit einer Höhe von 15 - 30 m angedacht.

Es gibt einen technischen Lagebericht von Yen über den Versuchszeitraum vom September 1976 bis zum Februar 1978, der ein Jahr später erscheint (Tornado-Type Wind Energy System). Ein weiterer Bericht erscheint im Juni 1982 (Investigations of the Tornado Wind Energy Systems).

Vom Juli 1981 ist auch ein TWECS-Evaluierungsprogramm an der New York University bekannt, das unter der Leitung von G. Miller durchgeführt wird. Hierbei wird ein kleines Modell im Windkanal getestet, sowie Feldtests mit einer 9 m hohen Version mit einem Durchmesser von 4,5 m durchgeführt. Der Abschlußbericht erscheint im September 1982 (Tornado wind energy conversion system – TWECS - evaluation program. Final report), parallel zu einem weiteren Bericht von T. Volk (Performance of Tornado Wind Energy Conversion Systems).

Nach 7 Jahren der Modellversuche von Yen und anderen (s.u.), kommt Eric W. Jacobs in einem im April 1983 veröffentlichten Übersichtsartikel (Research Results for the Tornado Wind Energy System: Analysis and Conclusions) zu dem Schluß, daß die Aussichten, entweder einen Leistungskoeffizienten über 0,2 oder Energiekosten von weniger als 0,50 $ /kWh (nach dem Dollarwert von 1979) zu erreichen, äußerst gering sind. Konventionelle Systeme haben zu dieser Zeit einen Leistungskoeffizienten von 0,375 und Energiekosten von etwa 0,05 $ /kWh.

Dazu muß allerdings angemerkt werden, daß Yens ursprüngliches Lamellen-Design tatsächlich nie getestet wird, vermutlich wegen der Schwierigkeit des selektiven Öffnens und Schließens der Lamellen in Reaktion auf sich ändernde Windrichtungen.

In den beiden Windkanälen der Firma Grumman werden statt dessen vier andere Turm-Entwürfe geprüft: ein unidirektionales Kreismodell (Hsu & Ide 1982), das den Wind nur aus einer Richtung kommend aufnehmen kann, ein unidirektionales Spiralmodell (Yen 1979; Hsu & Ide 1982), ein omni-direktionales festes Mehrflügelmodell (Miller et al 1981), und ein omni-direktionales flexibles Mehrflügelmodell (Yen 1982).

Dabei zeigt sich, daß die unidirektionalen Designs eine sehr beschränkte praktische Bedeutung haben, doch auch von den getesteten omni-direktionalen Modellen konnte keines einen Wirbel erzeugen oder gar enthalten.

Der Grund dafür ist der entstehende Gegendruck: Der Wind schafft bei jeder in Windrichtung feststehenden Schaufel an der Flügelhinterkante einen Niederdruckbereich. Dieser Gegendruck zieht die Luft aus dem Turm heraus, in der gleichen Weise wie ein Diffusor-System Luft durch seine Turbine zieht. Dadurch wird der Wirbel zerstört, bevor er überhaupt eine Chance hat, richtig loszulegen. Was natürlich schade ist, denn Prof. Cheng-ting Hsu von der Iowa State University in Ames, Iowa, berechnet im Jahr 1983, daß ein Turm, könnte er einen echten Tornadowirbel erzeugen und erhalten, einen Leistungskoeffizienten von 3,8 erzielen sollte.

Die Erfindung inspiriert aber noch diverse weitere Wissenschaftler und Erfinder.

Schon 1975 melden die beiden Erfinder Donald W. Carson und Earl L. Carson aus Kalifornien ein ,Whirlwind power system’ an, unterstützt von der Raymond Lee Organization Inc. (US-Nr. 4.018.543), 1977 folgt ein ähnliches Patent von Aake Teofil Simonsson (DE-Nr. 2747529), gefolgt von einem ,Confined vortex cooling tower’, den Gerald I. Stillman und Rudolf A. Wiley im Jahr 1979 anmelden (US-Nr. 4.397.793, erteilt 1983).

Im Juli 1981 wird von Valentin Zapata Martinez aus Madrid, Spanien, ein ,System zur Gewinnung von Energie mittels zyklonischer und antiyzklonischer Strömungen’ (System for the obtaining of energy by fluid flows resembling a natural cyclone or anti-cyclone) angemeldet, das sowohl aufwärts wie abwärts gerichtete Wirbel nutzen soll (US-Nr. 4.452.046, erteilt 1984); vgl. ES-Nr. 19800493713 19800724; vgl. DE-Nr. 3128936, erteilt 1982).

Martinez meldet sein System auch in Frankreich, Großbritannien und in den USA an (FR-Nr. 2487441; GB-Nr. 2081390; US-Nr. 4452046), wobei als Anmelder eine Firma Central Energetic Ciclonic genannt wird, über die ansonsten aber nichts herauszufinden ist.

Unter Vorwegnahme der Chronologie: Dasselbe System wird im Mai 2000 erneut angemeldet, wobei als Erfinder diesmal ein Francisco Javier Preito Santiago genannt wird, während die spanische Firma Tryp Multiserv Servicios, S.L. als Patentinhaber auftritt (US-Nr. 6.590.300, erteilt 2003).

Mit dem Titel ,Vortex-augmented cooling tower/windmill combination’  folgt im September 1982 ein Patent von John E. McAllister Jr. (US-Nr. 4.499.034 , erteilt 1985). Als Bevollmächtigter wird das Department Of Energy angegeben.

An der Iowa State University schreiben 1982 ein A. A. Rangwalla seine Abschlußarbeit als Master of Science über die Technologie (Performance and flow analysis of vortex wind power turbines), und ein H. Ide sogar seine Physik-Dissertation (Effect of radial inflow on vortex intensification and its application to wind) über diese Technologie.

Ebenfalls im Jahr 1982 wird vom Physikalischen Institut Würzburg eine Untersuchung des Tornadoturms veröffentlicht, die im Tagungsbericht des 4. Internationalen Sonnenforums in Berlin erscheint. Dabei werden auch Ergebnisse von Windkanaltests an Modellen mit spiralförmigem Querschnitt, logarithmischer Spirale und variablem Höhen/Durchmesser-Verhältnis veröffentlicht.

Interessanterweise wird 1982 auch von der japanischen Firma Mitsui Shipbuilding ein ,Tornado Type Wind Power Generating Apparatus’ zum Patent angemeldet, wobei als Erfinder ein Ishikawa Masayuki genannt wird (JP-Nr. S5925091, erteilt 1984).

Besonders innovativ ist hier, daß der Zylinder als Wärmeaufnahmekörper konzipiert ist, der von reflektierenden Spiegeln umgeben ist, welche das Sonnenlicht auf ihn konzentrieren. Dadurch wird der gesamte Zylinder auf eine hohe Temperatur aufgeheizt – was wiederum den Aufwärtswirbel anfeuern soll.

1983 veröffentlicht S. S. Ayad von der Ingenieursfakultät im ägyptischen Shoubra einen weiteren interessanten Bericht (Numerical study of the performance of tornado-type wind energy systems). Bei der numerischen Analyse, die im Journal of Energy erscheint, bezieht sich Ayad ebenfalls explizit auf Yen.

Prof. Rechenberg von der TU-Berlin (Erfinder des Windkonzentrators, s.u. Neue Designs) erläutert während eines Vortrags im Jahr 1984 allerdings, daß die Wirbelbildung im Tornadoturm aufgrund der Innenreibung nicht ausreichend verstärkt werden kann, um die theoretisch erreichbare 20- bis 30-fache Verstärkung der Windgeschwindigkeit zu erreichen. Zu einer ähnlichen Einschätzung war bereits 1981 ein E. Dick von der Universität Gent in Belgien gekommen, der seine Ergebnisse im Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics vom Juli 1983 veröffentlicht hatte. Eine weitere Analyse von Dick erscheint 1985 in der Nr. 2 des International Journal of Energy Systems.

Im Jahr 1983 beantragt der bereits genannte Prof. Cheng-ting Hsu das Patent für eine Tornado type wind turbines (US-Nr. 4.452.562, erteilt 1984), und 1988 stellt Dong-an Yeh aus Taipei, Taiwan, den Patentantrag für einen Revolving power tower, welches er 1990 erteilt bekommt (US-Patent Nr. 4.935.639).

Beide Bauversionen gleichen weitgehend dem Tornadoturm von Yen, wobei Yeh den aufwärts gerichteten Luftwirbel durch Sonneneinstrahlung sowie Feuerungssysteme in der Basis zusätzlich anheizen will, wie man auf den Abbildungen seines Patents sehen kann. Doch auch diese beiden Zusatzenergien sind bereits in Yens Konzept vorgesehen, wie aus dem o.g. Artikel in der Popular Science hervorgeht. Auf seinen Tornadoturm werde ich übrigens im nachfolgenden Teil D noch einmal zurückkommen, wenn es um die Energie von Wirbeln geht.

1985 erfolgt die Patentanmeldung über einen ,Whirlwind tower for wind mill’ durch Wu Wen aus China (CN-Nr. 85203940, erteilt 1987).

Im Januar 1990 veröffentlichen Prof. Hsu und sein Diplomand Ali Minachit einen Bericht im Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics Nr. 36 (Performance Tests of Tornado-Type Wind Turbine Models), in welchem sie die Ergebnisse der Messungen des Leistungskoeffizienten (Cp) und der Druckverteilung von zwei Tornado-Turm-Modellen präsentieren.

Getestet werden ein kreisförmiger und ein spiralförmiger Turm, die zwischenzeitlich unter dem Oberbegriff Tornado-Type Wind Turbine (TTWT) laufen, sowohl in einem Windkanal, als auch in realen Umgebungen – d.h. auf dem Dach eines fahrenden Van. Die gemessenen Cp der Wirbelkraftwerke erreichen das 4,7- bis 15,2-fache der Betz-Grenze für konventionelle Windgeneratoren. Dies zeigt, daß TTWT-Maschinen nicht nur in der Lage sind, die gesamte kinetische Energie des Windes zu  erfassen, sondern auch einen Teil von dessen Druckenergie (oder innere Energie).

Ein Wirbel soll sich auch in der ,Multi-energy power plant’ bilden, die Pak Wing Wong aus China im Juni 1992 anmeldet (WO-Nr. 1993019294).

Anschließend scheint es aber fast eine ganze Dekaden lang still zu sein um das Konzept, bis der Japaner Jusaburo Nakamura im Jahr 2001 eine Vorrichtung zum künstlichen Erzeugen eines Wirbelwindes zur Stromerzeugung durch Windkraft anmeldet (JP-Nr. 2002295363, erteilt 2002), gefolgt ebenfalls 2001 von einem ,Solar vortex electric power generator’ von Michael A. Dunn (US-Nr. 6.772.593, erteilt 2004), sowie einer Patentanmeldung unter dem inzwischen fast schon standardisierten Titel Tornado-Type Wind Turbine, die im Juli 2002 durch die beiden Russen Gennady Iraklievich Kiknadze und Ivan Alexandrovi Gachechiladze erfolgt (WO-Nr. 2003004868). Die entsprechende europäische Anmeldung durch einen Nikolaus Vida trägt den Namen Wirbelströmungswindturbine (EP-Nr. 1458972, zurückgenommen 2011, vgl. WO-Nr. 2003004868).

Aus China stammt 2005 ein Patent unter dem Titel ,Electric power installation of artificial tornado, and generating method’ (CN-Nr. 100482941, erteilt 2009).

Weitere Meldungen gibt es dann wieder im Jahr 2008, als Abrar Hasan Mohammad an der Iowa State University ihren Master macht (Numerical simulation of three dimensional vortex-dominated flows) - und der Erfinder Raymond Ellis aus Shorewood, Illinois, und Prof. Jean-Jacques Chattot von der University of California in Davis, Kalifornien, auf der 7. World Wind Energy Conference gemeinsam einen neuen Ansatz vorstellen (A New Approach to the Tornado Wind Energy Conversion System).

Die vorgeschlagene Anpassung des Yen-Designs verwendet zwar das gleiche Prinzip, einen Wirbel zu erschaffen, um die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Turbinenschaufeln zu erhöhen, doch die Lamellen oder flexiblen Flügel werden nun durch außen angebrachte, feststehende Wind-Konzentrations-Hauben (Wind Concentrating Cowlings, WCCs) ersetzt. Es sind große gebogene Abschnitte, die sich nach außen erstrecken, um den Wind einzufangen und in den Kern des Turms zu leiten. Außerdem werden im Inneren schwenkbare Wind-Einlaß-Leitbleche (Wind Inlet Vanes, WIVs) installiert.

Jedes WIV ist mit Scharnieren an der Innenkante eines WCC montiert, und kann frei in das Innere des Turms schwingen. Nach außen zu schwingen, wird durch die jeweils benachbarte WCC blockiert. Sind alle WIVs geschlossen, d.h. wenn sie vollständig nach außen geschwenkt sind und ihre benachbarten WCCs berühren, bilden sie den kreisförmigen Kern des Turms. Diese Konstruktion ist völlig passiv, und der Wind übernimmt das Öffnen und Schließen der Flügel selbst -  was bedeutet, daß der Turm wirklich Omni-direktional ist.

Als Turbine wird das Fahrrad-Reifen-Turbinen-Design von Tom Chalk gewählt, das stark, leicht, einfach und billig herzustellen ist. Dazu lassen sich die Permanentmagnete eines Linearinduktion-Generators einfach entlang des Randes integrieren. Chalk von der American Wind Turbine Co. hatte 1974 eine Vielblatt-Windkraftanlage entwickelt, deren Rotor einem Fahrrad-Reifen mit Schaufeln als Speichen ähnelt. Nach Tests durch Dennis McLaughlin von der Oklahoma State University wird das Design damals allerdings wieder aufgegeben, weil es „zu effizient sei“ (!), sich die Blätter während des Betriebs nicht nachstellen lassen, und es zu schwierig ist, das Rad in den Wind auszurichten.

Die Kontrolle des Luftspalts am Ringgenerator soll durch magnetische Levitation erfolgen, wobei Ellis an das am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) erfundene Inductrack-System denkt (s.u. Magnetschwebebahnen III).

Ellis meldet ein Patent an (nicht verifiziert) und firmiert inzwischen als Leiter des TWECS Project. In einer Vorstellung während der DARPA Conference im Januar 2010 schätzt er die Kosten, um Modelle zu konstruieren, Windkanal-Tests durchzuführen, und numerische Modelle zu entwerfen auf 100.000 $ bis 250.000 $.

Bislang scheint er das Geld aber noch nicht zusammen zu haben, denn neuere Informationen sind nicht zu finden.

Im Jahr 2009 macht Matthew Jay Hawkins an der Iowa State University mit einer neuen Arbeit zum Thema seinen Master of Science (Experimental improvements on a tornado-type wind turbine – TTWT – system).

Zwei Modelle von 35 cm und 90 cm Höhe werden im Windkanal getestet. Nach Reproduktion früherer Ergebnisse werden verschiedene Verbesserungen untersucht, wobei sich eine Kombination aus einer Rampe am Boden der Spiralkammer Einlass, der Blockierung des oberen Sechstels der Einlasses, und die Verlängerung des stromaufwärts gelegenen Teils der Spiralkammer, nebst Integration einer kleineren, darunter liegenden Stagnationskammer als optimal herausstellt.

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, daß die Tornado-Windkraftanlage in ein marktfähiges Produkt für den Energiemarkt weiterentwickelt werden könnte.

Volker Korrmann aus Berlin läßt sich im Juni 2009 ein Tornadokraftwerk patentieren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein bereits existierender Schornstein eines aktiven Industriebaus ausgebaut und damit gleichzeitig zur Stromgewinnung genutzt wird (DE-Nr. 202009008627, erteilt 2010).

Im November 2009 meldet die Deurus Gesellschaft Für Innovative Technologien mbh von Wilfried Redlich und Siegmar Hauffe aus Neustrelitz, Mecklenburg-Vorpommern, eine Vortext- bzw. Wirbel-Windkraftanlage an, wobei als Erfinder ein Sergei Ivanovitsch Kolomatskiy benannt wird (WO-Nr. 2010094310).

Die Erfindung betrifft eine Wirbel-Windkraftanlage mit einem kuppelartigen Gehäuse, einem Rotor und einer Windumlenkvorrichtung. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Einrichtungen vorgesehen, die ein zusätzliches Drehmoment des Rotors bewirken und zur Erzeugung einer thermischen Konvektionsströmung innerhalb der Wirbel-Windkraftanlage beitragen.

Das System soll insbesondere zur Herstellung von Trink- und destilliertem Wasser in wasserarmen Regionen angewendet werden. Eine Umsetzung erfolgt nicht, die Firma gilt Anfang 2013 als gelöscht.

Die 1993 gegründete Forschungs- und Entwicklungsfirma VTV Verfahrenstechnik Verwaltung GmbH in Aue, Sachsen, meldet im Juni 2010 das Patent für eine ,Windkraftanlage nach Art eines Wirbel- oder Tornadoturms’ an (DE-Nr. 102010029695), die eine Leiteinrichtung aufweist. Der Erfinder – und Geschäftsführer des Unternehmens - ist Gunter Preiß aus Lößnitz.

Gemeinsam mit Hans Böllinghaus aus Stollberg hatte Preiß bereits 2005 einen ,Sammler für Energieangebote allen Ursprungs auf regenerativer Basis’ angemeldet (DE-Nr. 10 2005 032 764.8, erloschen 2011), bei dem der Tornado-Turm eines der eingesetzten Systemelemente darstellt.

Über irgendwelche Umsetzungen ist nichts zu erfahren, es sieht auch nicht danach aus, als würde die Firma VTV noch existieren.

Ebenfalls im Juni 2010 beantragt der Chinese Gong Bingxin das Patent für einen ,New unconventional generator/cyclone tower’ (WO-Nr. 2010145518), und der Erfinder Zoran Iskrenovic aus Niš, Serbien, meldet gemeinsam mit der Seven International Group Inc. in Sherman Oaks, Kalifornien, im Dezember 2010 das Patent für eine Windturbine mit Windleit-Lamellen an (WIPO-Nr. 2011/129859), die ebenfalls gewisse Ähnlichkeiten mit der Yen-Konstruktion aufweist.

In China scheint man sich inzwischen aber achon wesentlich intensiver mit der Tornado-Turm-Technologie zu beschäftigen, denn im Oktober 2011 melden Chang-Hsien Tai, Shi-Wei Lo und Uzu-Kuei Hsu von der National Pingtung University Of Science & Technology das Patent für einen ,Eddy-type wind power generator’ an (US-Nr. 8.729.724, erteilt 2014; vgl. US-Nr. 20130038067), und im November 2011 publizieren J.-y. Li, P.-h. Gou und Y. Wang von der Xi’an Jiaotong University in China die Voruntersuchung eines neuartigen Solar- und Windenergie-Extraktionssystems, das eine Kombination aus einem Aufwindkraftwerk (s.u.) und einem Tornado-Turm darstellt, wobei letzterer am Auslaß des Aufwindkraftwerks installiert wereden soll (Preliminary investigation of a novel solar and wind energy extraction system).

Die theoretischen Modelle und numerischen Simulationen ergeben, daß das vorgeschlagene Solar/Wind-System eine deutlich höhere Leistung produzieren kann, als konventionelle Aufwindkraftwerke. Bei einer Windgeschwindigkeit von 15 m/s soll es 2,21-mal so viel Strom wie ein 290 m hoher Schlot produzieren – bzw. die gleiche Leistung wie ein 772 m hohes Kraftwerk erreichen, das mehr als doppelt so hoch wie das Solar/Wind-System wäre.

Darüber hinaus soll das neue System auch an bewölkten Tagen oder in der Nacht funktionieren, eben so lange wie der Wind verfügbar ist, was die Betriebszeit und Produktivität verbessern kann.

Nun will man weiter an dem Design arbeiten, Versuche mit neuen omni-direktionalen Wirbelerzeugungseinrichtungen durchführen, die Leistungsschwankungen des Systems verbessern, und einen Satz neuer theoretischer Modelle unter Berücksichtigung der Strömungsverluste entwickeln.

Finanzielle Unterstützung für die Arbeiten kommt von der National Natural Science Foundation of China.

Im Mai 2013 wird auch in Deutschland wieder ein Tornadokraftwerk angemeldet. In seinem Patent schlägt Franz Hegele aus Grasbrunn vor, einen 3.000 m hohen, mit Wasserstoff oder Helium gefüllten ,leichter-als-Luft’-Aufwindkamin um seine Hochachse in Rotation zu versetzen, und zwar mit einer Drehfrequenz, welche durch die Zentrifugalkraft seiner Wandungen, sowie der an seiner Innenseite mitgerissenen Luft, die radial zum Zentrum des Kamins gerichtete Druckkraft der Umgebungsluft kompensiert. Die Lagerung soll magnetisch erfolgen (DE-Nr. 102013007836, erteilt 2014).

Victor Lyatkher berichtet in seinem 2014 erschienen Buch ,Wind Power: Turbine Design, Selection, and Optimization’ von einer Tornado-Modified (TORMOD) Windkraftanlage, ohne jedoch nähere Hinweise auf deren Urheber zu geben.

Das konzipierte System ist mit einer Druckluftzuführung ins Innere hinein ausgestattet, besitzt keine äußeren bewegten Elemente, und soll auf großen schwimmenden Pontons installiert werden.

Als Turbine ist eine Art Gorlov-Rotor vorgesehen (s.u. Strömungsenergie/USA).

Über Umsetzungen der vielen vorangegangenen Konzepte habe ich bislang nichts finden können.

Anmerkung: Unter dem Begriff Tornado Turm wird auch ein 2008 errichteter, 200 m hoher Wohnturm in Doha, Katar, bezeichnet, der durch seine einzeln steuerbare Lichtkörper an den Knotenpunkten des rautenförmigen Stahlgerüstes auffällt, und dessen hyperbolische Form einen Wüstenwirbelwind darstellen soll ... sowie das Design für ein Veranstaltungs-Zentrum in Taipei, das ebenfalls im Jahr 2008 unter dem selben Namen präsentiert wird (s.u. Windenergie und Architektur ).

Luftwirbelkraftwerke

Wie schon bei vielen anderen Technologien nachgewiesen werden konnte, so hat auch Yens Tornadoturm Vorläufer und Nachfolger, deren Innovationen inzwischen unter dem Oberbegriff Luftwirbelkraftwerke bekannt sind.

Ein umsetzbares Prinzip dieser Kraftwerke wird vermutlich als erstes von dem französischen Luftfahrtingenieur Edgar Henri Nazare aus Seine beschrieben, der 1964 ein entsprechendes Patent für seinen Générateur de cyclones artificiels beantragt, welches er 1966 erteilt bekommt (FR-Nr. 983953).

Nazare ist Mitbegründer des Büros für Luftfahrtforschung in Algier, aus dem nach dem Zweiten Weltkrieg das Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) in Châtillon, Frankreich, wird. Während seines Aufenthalts im französisch besetzten Algerien hatten ihn die dort in der Wüste häufig beobachteten Staub- und Sandwirbel auf den Geschmack gebracht.

Wesentliches Element seines Tour Vortex Kraftwerks in Form einer Venturidüse, sind die spiralförmigen Leitapparate am Fuß des Turmes, welche die angesaugte Luft in Drall versetzen und zum Kreiseln bringen sollen. Dadurch wird ein riesiger Wirbel erzeugt, der dem Rüssel eines Tornados ähnlich sieht. Dieser Luftwirbel soll den sehr hohen und daher auch sehr teuren Kamin bei Aufwindkraftwerken ersetzen (s.u.).

Nazare beantragt 1982 ein weiteres Patent, in dem er die Technologie seines Kraftwerks wesentlich detaillierter beschreibt. Dieses Patent wird ihm 1983 erteilt (FR-Nr. 8205544). In den Folgejahren versucht er die Mittel zu bekommen, um einen Prototyp zu bauen, dessen Basis einen Durchmesser von 300 m hat, bei einer Turmhöhe von ebenfalls 300 m. Die Anlage soll in der Lage sein, aus den um 30°C unterschiedlichen Temperaturen zwischen der oberen und der unteren Luftschicht eine elektrische Leistung von etwa 200 MW zu erzeugen.

Nach vielversprechenden Testes, die allerdings erst im Jahr 1997 seitens der Société Sumatel aus La Bathie an einem 6 m hohen Modell in Savoyen durchgeführt werden, wird die Entwicklung unterbrochen, da Nazare im September 1998 in Paris stirbt, ohne seine Erfindung verwirklicht zu haben.

Es dauert bis 2006, bis das Projekt vorankommt und Sumatel nun bei Bouillante auf Guadeloupe (kleine Antillen) ein 60 m hohes Modell errichtet, an dem weitere Versuche durchgeführt werden. Diesmal soll zusätzlich auch noch Wärme aus Geothermalenergie in das System einfließen.

Die Firma geht davon aus, daß der Luftwirbel eines 300 m hohen Turmes bei einem Luftschichten-Temperaturunterschied von 30°C bis 50°C zwischen 180 MW und 310 MW erzeugen kann.

Leider lassen sich keinerlei weiteren Informationen darüber finden, ebensowenig ist es mir bisher gelungen, ein Foto dieser Anlage zu finden.

Von Nazare inspiriert ist auch George Mamulashvili vom Polytechnikum in Sankt Petersburg, der noch zu Zeiten der Sowjetunion zwei Patente für seinen Trailing Solar Chimney erhält (Nr. 13119654 von 1984, und 1526335 von 1988). Die ersten theoretischen Untersuchungen erfolgen 1995, anschließend sollen Kleinmodelle gebaut werden.

Auch dieses System beruht auf einer Verwirbelung der Luft, wobei der geplante Prototyp aus einem selbstansaugenden Spiralturm von 333 m Höhe und 30 m Durchmesser bestehen soll, der von einer 600 m durchmessenden und auf etwa 3 m aufgeständerten Kollektorfläche umgeben ist - womit das System schon sehr einem Aufwindkraftwerk ähnelt.

In dieser Dimension soll Mamulashvilis Anlage 100 MW erzeugen. Die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft wird mit 80 km/h angegeben. Die Arbeiten werden allerdings 1997 unterbrochen, weil es nicht gelingt die Wirbelströmung zu stabilisieren.

David Daudrich veröffentlicht 1999 sein empfehlenswertes Buch ,Der tropische Wirbelsturm und das Wirbelkraftwerk: Wissenschaftliche Perspektiven für eine umweltfreundliche Energiegewinnung verständlich dargelegt’.

Unabhängig voneinander greifen Ende der 1990er Jahre der Australier Norman P. Louat sowie der kanadische, frühere Öl-Ingenieur Louis Marc Michaud aus dem kalifornischen Sarnia die Idee der Luftwirbelkraftwerke wieder auf.

Louat, an der Südostküste Australiens in Batemans Bay, New South Wales, beheimatet, beantragt 1999 ein internationales Patent für seinen Unbounded Vortical Chimney und erhält es unter der Nummer PCT/AU99/00037 im Jahr 2000.

Über Versuche oder Umsetzungen ist jedoch nichts bekannt.

Das Prinzip von Michauds Anlage ähnelt wiederum einem Aufwindkraftwerk, doch wird hier die Luft am Boden eines zylinderförmigen Gebäudes mittels Wärmetauscher zusätzlich erwärmt und dann verwirbelt – wodurch der künstliche Sturm entsteht. Dabei entwickelt sich eine weitaus größere Kraft als beim konventionellen Thermikkraftwerk. Als Wärmequellen werden das Wasser der oberen Meter von Ozeanen bzw. industrielle Abwärme vorgeschlagen.

Michaud, inzwischen an der Western University gelandet, beantragt sein erstes Patent 2001, es wird ihm 2006 erteilt (US-Nr. 7.086.823). Er sieht als Hauptanwendung seiner Atmospheric Vortex Engine (AVE) ihren Einsatz als Kühltürme konventioneller Kraftwerke, wo 20 % der in der Abluft steckenden Energie durch entsprechende Turbinen am Fuß des Turmes genutzt werden sollen. Als weitere Wärmequelle wird warmes Ozeanwasser genannt.

Gemeinsam mit Tom Fletcher beginnt Michaud im Juni 2005 im US-Bundesstaat Utah mit Tests an kleinen Modellen, wie dem 2,4 m hohen Square Vortex Generator (TF-1) mit 90 x 90 cm Grundfläche. Der darin erzeugbare Mini-Tornado hat einen Durchmesser von rund 15 cm.

Bereits im August desselben Jahres wird in Fletchers zwischenzeitlich gegründeter Firma Atmospheric Vortex Tower LLC ein wesentlich größerer Prototyp getestet.

In dem 10 m durchmessenden und 15 m hohen System (AVT) gelingt es einen 1 m durchmessenden künstlichen Wirbelsturm zu erzeugen (anderen Quellen zufolge soll dieser Turm 30 m hoch gewesen sein, bei einem Durchmesser von 15 m).

Eine weitere, technisch wesentlich aufwendigere Versuchsanlage namens LM-6 wird sinnvollerweise aus Plexiglas errichtet, wodurch sich die Wirbelentstehung gut beobachten läßt.

In künftigen Kraftwerken mit 400 m Durchmesser und 100 m Höhe soll ein ebenfalls 100 m durchmessender Tornado entfacht werden, der sich bei einer Windgeschwindigkeit von bis zu 320 km/h in eine Höhe von 1 – 15 km erstrecken soll. Den Preis einer derartigen Anlage kalkuliert der Erfinder auf 60 Mio. $, ihre Leistung würde im Bereich von 100 bis 500 MW liegen. Bisher ist allerdings nicht klar, ob sich der Luftwirbel auch bei stärkerem überörtlichen Wind aufrecht erhalten läßt.

Im Jahr 2006 beantragt Michaud ein weiteres Patent, das 2011 erteilt wird (US-Nr. 7.938.615). Mitte 2007 gründet Michaud gemeinsam mit seiner Ehefrau eine eigene Firma Namens AVEtec Energy Corp., mit Hauptsitz im kanadischen Sarnia, Ontario, und beginnt an der University of Western Ontario mit der Durchführung von Windkanal-Versuchen an einem 1 m hohen Modell. Diese werden durch Mittel des Centre for Energy (Ontario Centres of Excellence) finanziert. Daneben werden verschiedene Computersimulationen gefahren - während der Erfinder nach Investoren für sein System sucht.

Im Jahr 2012 ist Michaud noch immer am Durchführen kleinerer Versuche – inzwischen allerdings mit der Finanzierung der Breakout Labs in San Francisco. Diese waren im November 2011 von der Thiel Foundation gegründet worden – hinter der wiederum Peter Thiel steht, der inzwischen schwerreiche, ehemaliger CEO von PayPal und erster Investor bei Facebook. Der immerhin 300.000 $ in das Startup steckt, überzeugt von der Aussage des Erfinders, daß die warme Abluft eines 500 MW Kohlekraftwerks im Tornado-Turm noch mal 200 MW Strom erzeugen kann.

Nun wird in Partnerschaft mit dem Lambton College in Toronto ein weiterer Prototyp gebaut, um die Machbarkeit und die Sicherheit des atmosphärischen Wirbel-Motors zu belegen. Das neue Modell wird einen 60 cm durchmessenden Wirbel produzieren, der sich 60 m hoch erstrecken soll.

Unter der Leitung von Brian Monrad, dem Geschäftsführer der AVEtec, wird zusammen mit einem Industriepartner außerdem an der Entwicklung eines 10 MW Projekts gearbeitet.

Die inzwischen am weitesten entwickelte Anlage ist der Prototyp LM-9, mit dessen Tests Mitte 2014 begonnen wird.

Vom Ansatz des österreichischen Wirbelforschers Viktor Schauberger inspiriert, entwickelt Evgeny Sorokodum ab dem Jahr 2000 in Rußland eine ganze Reihe kleindimensionierter Konzepte, die sich ebenfalls den Vortex-Generatoren zuordnen lassen.

Hier abgebildet ist eine pyramidenförmige Struktur, die der Erfinder im Rahmen seiner Moskauer Firma Vortex Oscillation Technology Ltd. umsetzen möchte.

Sorokodum arbeitet auch an oszillierenden Wärmepumpen (Vortex-oscillatory heat pumps), sowie an der Kondensation von atmosphärischer Feuchtigkeit zur Wassergewinnung.

Leider lassen sich hier keinerlei Hinweise auf irgendwelche Umsetzungen finden.

In Deutschland erhalten die Ingenieure Peter-Michael Rietbrock und Hasan Oezbey vom Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR e.V. im Jahre 2002 den Kölner Innovationspreis für eine Weiterentwicklung des konventionellen Aufwindkraftwerkes, die im Grunde eine weitere Kombination dieser Technologie mit dem Tornadoturm von Yen darstellt.

In ihrem Wirbel-Strömungs-Kraftwerk, von dem seit 2005 ein Prinzipmuster mit einem Durchmesser von 3 m existiert, wird durch Solarenergie und Wärme ein Luftwirbel erzeugt.

Auch hier dringt die Sonnenenergie durch die transparente Glas-/Folienkonstruktion ein und erhitzt die darunterliegende Absorberfläche. Das Aufsteigen der erwärmten Luft führt in der kaminartigen, hyperbolischen Form der Konstruktion dann zu einem tornadoähnlichen Effekt.

Der durch den Luftaufstieg entstehende Unterdruck sorgt an der Basis der Konstruktion für ein Ansaugen von Außenluft, die durch eine Vielzahl von beweglichen, flügelartigen Windleittoren hineinströmt. Diese sorgen vor allem dafür, daß die einströmenden Luftmassen tangential in das Rondell gesaugt werden, und schon beim Eintreten in den Trichter die für die Gesamtwirkungsweise der Konstruktion optimale Strömungsrichtung aufweisen. Durch die sich schnell drehenden Luftmassen wird ein Radialrotor angetrieben, der mit dem Generator an der Turmspitze verbunden ist.

Ihr Patent melden die beiden im April 2002 an (DE-Nr. 10217529). Ein zweites Patent wird im März 2008 von Rietbrock gemeinsam mit Rudolf Faymonville angemeldet (DE-Nr. 102008013141).

Ein weiteres System bildet der bereits 1998 patentierte Hurricane Tower des bekannten Marine-Ingenieurs John Piña Craven, dessen erster 10 m hoher Prototyp ab 2005 in seinem Natural Energy Labor auf der Hawaii-Insel Kona steht.

In diesem Turm soll der künstlich erzeugte Miniatur-Wirbelsturm allerdings nicht der Energieerzeugung dienen – sondern Meerwasser entsalzen. Craven, der Anfang der 1960er Jahre u.a. für das (weil atombetriebene) streng geheime US-Forschungs-U-Boot Nr-1 der USA verantwortlich gewesen ist, ist auch maßgeblich am OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) Projekt bei Keahole Point auf Kona beteiligt, das seit 1982 läuft (s.u. Wasserenergie: Thermalgradient). Später ist Craven Dekan der Meeres-Programme an der Universität von Hawaii.

Im Inneren des Polyethylen-Rohres wird ein Wirbelsturm simuliert: Warmes Brack- oder Salzwasser strömt am Boden hinein, verdunstet und steigt – von einem Propeller beschleunigt – in zunächst kleinen Wirbeln auf, die sich zu einem großen Wirbeln vereinigen. Dieser triff dann oben auf einen Wärmetauscher, durch den 7° bis 8° C kaltes Tiefenwasser zirkuliert, was die mit Wasserdampf gesättigte Luft zum Abregnen bringt. Der entsalzte Niederschlag wird anschließend in einer Wanne aufgefangen.

Diese Technik soll sehr wirtschaftlich sein – der Erfinder nennt Betriebskosten von nur wenigen Cent pro Kubikmeter Trinkwasser.

Leider lassen sich nach 2005 keine weiteren Informationen mehr über diesen Ansatz finden, möglicherweise auch deshalb, weil das OTEC-Projekt stärker gefördert wird, und der inzwischen 90-jährige Craven damit ausgelastet zu sein scheint (Stand 2014).

In Frankreich lassen sich Alain Coustou, Dozent an der Universität von Bordeaux, und Spezialist für Energie, Klima und nachhaltige Entwicklung, sowie der Informatiker Paul Alary im Jahr 2005 einen Luftwirbelgenerator patentieren (FR-Nr. 0408809).

Unter dem Namen Tour Aérogénératrice wird eine Kombination aus Windkraft, Kamineffekt, Treibhauseffekt, Corioliskraft und Venturi-Effekt beschrieben. Auch hier soll die Luft spiralförmig in den Turm geleitet werden, um einen Tornadoeffekt hervorzurufen.

Auf dem Foto sieht man die beiden Erfinder mit einem kleinen Tischmodell während eines Vortrags auf der 32. französischen SF-Convention in Tilff, Esneux.

2006 lassen sich Coustou und Alary ihr System unter dem Namen Air Power Generator Tower auch international patentieren (WO-Nr. 2006018587, erteilt 2007).

Die Entwickler haben bereits die optimalen Abmessungen ihrer Hohlstruktur berechnet: Höhe 300 m, Basisdurchmesser 200 m, Durchmesser an der Spitze 25 – 30 m. In diesen Maßen soll die Anlage 40 MW erzeugen können.

Darüber hinaus sein es möglich, die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Anlage zu verbessern, indem Geothermie-Wärme, aber auch Abwärme aus der Industrie, von Kernkraftwerken und Verbrennungsanlagen genutzt wird, die ansonsten verloren ist.

Zwei Ingenieure, die mit den Erfindern zusammenarbeiten, haben bereits ein Versuchsmodell von 3 m an der Basis getestet, das durch einen Gasbrenner erhitzt wird.

Leider sind keine weiteren Details darüber bekannt, größere Umsetzungen hat es auch noch nicht gegeben.

Ein Projekt unter dem Namen Energy Tower wird Ende 2007 aus Schweden bekannt. Erfinder und Initiator ist Eric Stiig, der das Konzept mit seiner neu gegründeten Firma Energytower AB in Umeå umsetzen will. Sein bereits 2004 beantragtes Patent (US-Nr. 7.364.399, erteilt 2008) trägt den etwas komplizierten Titel ,Wind power plant of cyclone type and method of obtaining energy from such’.

Bei diesem System wird der auftreffende Wind über ein spiralförmiges Leitblech in die Anlage hineingeleitet, wo er sich aufgrund des abnehmenden Innendurchmessers beschleunigt. Im Kern des leicht schräge gestellten Turmes befindet sich eine Senkrechtachser-Windkraftanlage (spiralförmiger Mehrblatt-Darrieus), die sich nun zu drehen beginnt.

Die beschleunigte Luft erhöht den Druck und die Temperatur an der Innenwand des Turmes, was einen relativen Druckverlust in der Mitte des Turms erzeugt – dem Auge des Tornados. Hierdurch entsteht ein Kamineffekt, der die Rotordrehzahl beschleunigt, während der Unterdruck wiederum neue Luft in den Turm hineinzieht.

Nach der Durchführung verschiedener Untersuchungen an einem Modell bis Mitte 2009, und anschließender Tests der Nullserie, soll im Jahr 2010 die Markteinführung starten.

Bachelor-Studenten der Umeå Institut Design School an der Universität Umeå konzipieren in Zusammenarbeit mit Energytower Windkraftanlagen, die in städtischen Gebieten plaziert werden können. Die Ergebnisse werden im Mai 2009 präsentiert.

Mehrheitseigentümer des Unternehmens ist die Vision Ideas Ekonomisk Förening, während die Eurocon Consulting AB 9,5 % der Firmenanteile hält. Im November 2011 tritt Energytower seine restlichen Anteile an Euroclear ab.

Im September 2013 meldet die schwedische Presse daraufhin den Konkurs der Firma, die noch drei unverkaufte kleine ,Windfässer’ hat, welche nun an den Höchstbietenden verkauft werden. Ob die Anlagen jemals zufriedenstellend gelaufen sind, ist nicht herauszufinden.

Der russische, in Chicago lebende Wissenschaftler Valeriy Shikhirin stellt im Oktober 2007 auf der 7. internationalen Konferenz ‚Tore Technologies’ an der Irkutsk State University, Rußland, seine VTortex Technology vor (zusammengesetzt aus den Wörtern Vortex und Torsion).

Ich muß allerdings gestehen, daß ich das Konzept seiner Wirbeltechnik nicht genau verstanden habe. Es scheint etwas mit der Torus-Technologie zu tun zu haben, welche die Selbstverstärkung des Systems initiiert bzw. unterstützt.

Shikhirin bezieht sich bei seinem Projekt ausdrücklich auf Erfinder wie Nikola Tesla, Victor Schauberger und Viktor Stepanovich Grebennikov (ein umstrittener russischer Wissenschaftler, der behauptete, eine Levitations-Plattform erfunden zu haben).

Ich überlasse den Lesern gerne das Ausgraben weiterer Information über Shikhirins Arbeiten, die er auf seiner Seite auch in Englisch publiziert.

Der italienische Elektronikausrüster Western Co. aus San Benedetto del Tronto stellt Mitte 2009 in Florenz eine von den russischen Wissenschaftlern Ivan Gachechiladze und Gennady Kiknadze entwickelte Windkraftanlage vor, die ohne aufwendige Turmkonstruktion und Rotoren auskommt.

Soweit ich herausfinden konnte, kam die Zusammenarbeit durch eine Jahr 2008 geschlossene Vereinbarung zwischen dem Verein ‚Haus der Russischen Internationalen wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit’ in Moskau und der Firma Western zustande.

Bei dem kegelförmigen Tornado Like soll der über einen Bodenschacht eintretende Luftstrom wie bei einem Orkan zu einem wirbelförmigen Aufwind verdichtet und am oberen Ende über eine Turbine in Strom umgewandelt werden.

Als besondere Vorteile dieser Technologie gelten, daß sie eine nur geringe Höhe von 2 m – 3 m hat und schon bei Windstärken von 2 m/s funktioniert. Und trotz eines höheren Wirkungsgrades im Vergleich zu Windrädern würden die Bau- und Installationskosten um 30 % niedriger ausfallen. Das aktuelle Versuchsmodell ist auf eine Spitzenleistung von 8 kW ausgelegt, die Technik soll sich jedoch noch miniaturisieren lassen.

An den Tests an einem Prototypen, der nach seiner Fertigstellung im Monti Sibillini Nationalpark installiert werden soll, werden sich der Università delle Marche und der Nationale Forschungsrat CNR beteiligen, bevor das Unternehmen im ersten Halbjahr 2010 die Serienproduktion starten will.

Was bislang anscheinend nicht passiert ist – denn danach man hört nichts mehr über diese Innovation.

Bevor wir anschließend zu den wesentlich größeren Aufwindkraftwerken kommen, möchte ich noch eine Innovation beschreiben, die mehr für den kleindimensionierten und dezentralen Einsatz gedacht ist.

Windhamster

Der Windhamster, eine Entwicklung der beiden Berliner Ingenieure Jürgen und Olaf Schatz, ist ein zylinderförmiges, eineinhalb Meter hohes und einen Meter breites Gerät, dessen Außenwand aus beweglichen Lamellen besteht und eine sehr große Ähnlichkeit mit dem Tornadoturm von Yen aufweist. Auch hier sind die Lamellen so angeordnet, daß der Wind zwar in das Hamster-Innere vordringen, aber nicht wieder hinaus kann. Dort soll er zu rotieren anfangen und sich zu Wirbelfäden aufwinden, die wiederum zu einer ganzen Wirbelspule aufgewickelt werden. So entsteht eine Wirbelströmung wie bei einem Hurrikan, in dessen Zentrum eine speziell konstruierte Turbine mit zugehörigem Generator den ‚Orkan in der Dose’ in elektrische Energie umformt, während die Strömung nach oben abfließt. Da die Winde nicht direkt genutzt werden, sondern erst nach mehrmaliger Verwirbelung, tritt eine Verstetigung der Rotationsgeschwindigkeit ein. Weitere technische Vorteile sind, daß der Windhamster kein Getriebe benötigt und auch die komplizierte Steuerung von Propellerflügeln entfällt.

Die Erfinder erklären: „Die Parallelströmung ‚Wind’ wird in eine stationäre Wirbelströmung umgewandelt. Dieser wird durch eingelagerte Geschwindigkeitskonzentrationen durch Induktion nach dem Biot-Savardschen-Gesetz eine höhere Umfangsgeschwindigkeit verliehen. Damit werden größere Masseströme realisierbar.“

Der entscheidende Fakt dabei ist, daß der Wirbelwind im Zylinder durch das ‚heraus-bremsen’ an der mittigen Turbine nicht verzögert wird, sondern im Gegenteil sogar erkennbar beschleunigt. Man muß in solchen Systeme die Masse nur mittig heraus nehmen – und die äußeren Massen stürzen beschleunigt nach innen, wobei die Molekulargeschwindigkeit als wesentliche Komponente zur Strömung insgesamt beiträgt (die molekulare Bewegung der Luft ist dreifach schneller als die Orkangeschwindigkeit).

Die Idee kam den Erfindern übrigens, als sie sich mit der Entwicklung eines neuartigen Filtersystems für Schornsteine befaßten, das mit Luftwirbeln arbeitet. In ihren Darlegungen beziehen sie sich u.a. auch auf die theoretischen Grundlagen des Ersatz-Strömungsfeldes für zyklonische Staubabscheider nach Barth/Muschelknautz.

Das erste Patent von Jürgen und Olaf Schatz stammt vom Mai 1991 und trägt den Titel ,Verfahren und Einrichtung zur energetischen Nutzung gasförmiger Stoffströme, insbesondere langsam fließender Stoffströme’ (DE-Nr. 4117838A1), das zweite wird im April 1995 unter dem Namen ,Einrichtung zur Verstärkung und Gleichrichtung einer durch Unterdruck in einem Wirbel angetriebenen Axialströmung angemeldet’ (DE-Nr. 19515319, erteilt 1997). Es gibt allerdings noch viele weitere Patente, so zum Beispiel eines von 1996 unter dem Titel ,Whirlwind turbine with a vertical axis’ (EP-Nr. 0836677), an dem noch vier weitere Mitanmelder beteiligt sind, während als Erfinder Jürgen Schatz alleine genannt wird.

Im Sommer 1993 gewinnt Jürgen Schatz die Teilnehmer der Beratungskonferenz der Deutschen Stiftung Umwelt für seine Idee. Außerdem erwirkt das Umweltministerium bei der Investitionsbank des Landes Brandenburg ein zinsloses Darlehen, um dem Erfinderteam ein zeitweiliges Arbeitseinkommen zu sichern, die Messeplatzierungen zu finanzieren und die Prüfung des Windhamster vornehmen zu können.

Mit Unterstützung der ‚Fördergesellschaft Erneuerbare Energien’ und einer Yachtwerft, die durch ihre innovative Ausrichtung prädestiniert war und mit großem Engagement bereits vorher tätig geworden war, entsteht ein durchsichtiges Funktionsmodell von ca. 130 cm Höhe und 90 cm Durchmesser, das im  November 1993 an der TU Berlin in den Windkanal gestellt  und gemessen wird.

Im Ergebnispapier heißt es: „Grundsätzlich ähnelt (der Windhamster) historischen Windenergie-Vertikalläufern, und unterliegt damit auch den prinzipiellen Nachteilen von Widerstandsläufern im Vergleich zu Auftriebs-Windenergie-Konvertern. Allerdings wird in dem vorliegenden Konzept eine Energiekonzentration durch gezielte Wirbelbildung innerhalb des Konverters angestrebt, so daß ein höherer Wirkungsgrad von den Konzeptträgern postuliert wird.“

Im Detail: Die Windgeschwindigkeiten der Meßstrecke wurden von 0 auf 14 m/s hochgefahren, an den Generator war ein Potentiometer als Ohmsche Last angeschlossen. Bei 7 m/s lief der Windhamster an, die Rotordrehzahl erhöhte sich annähernd linear bei steigender Windgeschwindigkeit auf maximal U = 187. Die Meßleistung auf diesem Höhepunkt lag bei P = 17,04 W. Bei 14 m/s liegt die theoretische Strahlleistung bei 1000 W, statt der zu erwartenden Leistungsminderung auf 40 % erreichte der Windhamster jedoch nur knapp 2 %! Damit war die prinzipielle Wirkungsweise des Windhamsters nachgewiesen, der Wirkungsgrad jedoch lag jenseits von Gut und Böse. Trotzdem wird der Entwicklung auf der 42. Weltmesse für Erfindung, Forschung und industrielle Innovation (EUREKA) in Brüssel 1993 eine Goldmedaille verliehen.

Im Januar 1994 läuft in der TU Dresden die zweite Versuchsreihe an. Die Yachtwerft hatte das Funktionsmuster aufgerüstet, das Verstärkermodul stand bereit, und auf Wunsch der Erfinder waren noch mehrere Kamine als Aufsätze gefertigt worden. Im Verlaufe von fünf Tagen wurden sämtliche Varianten durchprobiert. Doch die Ergebnisse der Berliner Windkanalversuche bestätigten sich und die Verstärkermodule bewirken keinerlei Leistungssteigerung. Bei einer Anströmgeschwindigkeit von 15,5 m/s wird eine Drehzahl von 250 U/min und eine elektrische Leistung von 18,3 W erreicht. Damit liegt der Wirkungsgrad nur unwesentlich über den Berliner Ergebnissen und schließt eine wirtschaftliche Verwertung endgültig aus.

Im Gutachten heißt es weiter, daß „die Strömungsbeobachtungen mit Paraffinölnebel keine Hinweise auf Strukturen von Wirbelspulen im Rotornachlauf oder auf Effekte der Windenergiekonzentration (erbrachten).“

Trotzdem wird der Windhamster 1994 auf der Hannovermesse ausgestellt, und nach einer Testanlage mit 0,3 kW in Großopitz bei Tharandt/Sachsen wird am 06.10.1994 das erste ‚funktionsfähige Modell’ auf dem Dach des Technologiezentrums Glaubitz/Sachsen installiert, das 2,5 kW Nennleistung erbringen soll. Man redet davon, daß die Serienproduktion 1996 starten soll.

Ein Grund für den geringen Wirkungsgrad liegt in der größtenteils am Zylinder vorbeiströmenden Luft, denn nur 15 % der auf den Stirnflächenquerschnitt zuströmenden Luft gelangen überhaupt in den Windhamster. Ein weiterer Grund für die Ineffektivität besteht meiner Meinung nach darin, daß sich der Hamster selbst nicht bewegt. Wenn er ebenfalls rotieren würde, dann kämen mehrere andere – und möglicherweise auch additiv wirkende – Effekte zum Tragen. Er würde dann auch schon sehr der Messias-Maschine ähneln, über die ich im Teil D ausführlich berichte.

Nachdem ich über 10 Jahre lang nichts mehr über den Windhamster gehört habe, scheint sich ab 2000 ein Matthes Haug mit dem System zu beschäftigen. 2007 gründet er in der Schweiz die Firma Energie System Lösungen AG (ESL). In seinen Vorträgen beschreibt Haug die Entwicklung des Windhamsters als so gut wie abgeschlossen und geht davon aus, daß die Maschine bereits 2008 Serienreife erlangt und in Massenproduktion gehen kann. Auch dies erwies sich als zu optimistisch, und auch von Haug selbst gibt es seit 2011 nichts Neues mehr zu hören.

Überraschend ist, daß im Jahr 2002 ein als Windhamster bezeichnetes Kleinwindkraftwerk auf dem Markt erscheint, wie es z.B. auf dem Dach des Werner-Heisenberg-Gymnasiums in Göppingen installiert ist. Die um ihre horizontale Achse rotierende Tonne hat meines Erachtens aber nicht das Geringste mehr mit dem ursprünglichen Windhamster zu tun – um den es inzwischen völlig ruhig geworden ist.

Aufwindkraftwerk

Leonardo da Vinci das soll bereits um 1500 eine Vorrichtung gezeichnet haben, die aufsteigende warme Luft in einem Kamin nutzt, um einen Grillspieß zu drehen. Auch ein J. Knobloch habe im Jahr 1519 das Prinzip eines Aufwindkraftwerks zeichnet - und auch diese Anlage betreibt einen Grill, welcher durch den Rauchabzug angetrieben wird (die Information darüber stammt von Herrn Leitlein, der sie m.W. im Deutschen Museum in München gefunden hat).

Das erste Patent, das ich bei meinen Recherchen gefunden habe, stammt von einem James A. Robb aus San José, Kalifornien, wird im Jahr 1888 angemeldet und trägt den Namen ,Chimney or stack propeller and governor’ (US-Nr. 401.516, erteilt 1889).

Anhand eines kleinen Modells, das im Wissenschaftsmuseum in London ausgestellt ist, wird belegt, daß im Jahr 1896 auch in Großbritannien eine technische Umsetzung angemeldet und ein Jahr später patentiert worden ist (GB-Nr. 8711).

Das hier abgebildete Modell der von A. R. Bennett erfundenen Convection Mill wurde 1919 gebaut und zeigt, daß das Phänomen der Konvektionsströme schon damals erkannt worden ist - und genutzt werden sollte, zumindest als Spielzeug, wie das Wort ‚Toy’ in der Patentanmeldung impliziert.

Auf dem Foto ist unter der Glashaube der aufgeständerte Turm aus schwarz angemaltem Kupfer zu erkennen, wobei sich die äußeren Rotoren auf mittlerer Höhe um den Turm herum drehen. Weitere kleinere Rotoren befinden sich im oberen Bereich im Inneren. Die erwärme Luft soll innen auf-, und außen wieder absteigen.

Bennett hatte aber auch die Phantasie, sich wesentlich größere Systeme vorstellen zu können... sowie erstaunlicherweise auch schon das Recycling von Abwärme, das Speichern von Wärme für den Nachtbetrieb, und sogar die Plazierung von Werbung an bzw. auf dem Turm. Ich danke Renaud de Richter für diese Information.

Im August 1903 beschreibt der spanische Ingenieur und Oberst der Artillerie Isidoro Cabanyes (1843 - 1915) in dem Magazin ‚La Energía Eléctrica’ unter dem Titel ‚Proyecto de Motor Solar’ ebenfalls das Konzept eines modernen Aufwindkraftwerks. Cabanyes soll sein Energiegewinnungssystem auch erfolgreich patentiert haben (noch nicht verifiziert).

Die erste Ausarbeitung des Sonnenkamins (Torre Eolico) sei damals zwar aus der Schublade des Erfinders verschwunden, doch es gibt immerhin noch das Foto einer kleineren Versuchsanlage, über die das in Buenos Aires erscheinende Magazin ‚Caras y Caretas’ im September 1903 berichtet.

Die außen schwarz lackierte Kamin-Anlage aus Telegrafenmasten und Eisenblechen war im April dieses Jahres in Cartagena in Betrieb gegangen, und soll dem Erfinder zufolge mit einer Leistung von bis zu 50 PS gebaut werden können.

Der Aufwind überträgt durch eine Reihe von Schaufeln die Energie auf eine Welle. Damit soll jedoch nicht Strom erzeugt, sondern Maschinen bewegt werden. Ein weiteres Modell der Erfindung wird eine zeitlang auf dem Gelände der alten Buen Jardines del Retiro betrieben.

Später baut Cabanyes zusammen mit Luis de la Mata ähnliche Motoren, die immer größer werden. Einer von ihnen wird auf der Farm von de la Mata in Canillejas errichtet, aber leider schon bald danach vom Blitz zerstört. Er wird daraufhin durch ein noch größeres Modell ersetzt, das die Besucher in Erstaunen versetzt. Diese hohen Kamine schaffen es, genug Strom für die Bewässerung der Felder zu erzeugen.

Eine weitere Maschine begeistert die Besucher einer Maschinenausstellung in Madrid. Sie arbeitet perfekt, und die erzeugte Energie wird verwendet, um Wasser aus einem Reservoir zu pumpen. Noch 1906 erscheinen Berichte, die voller Bewunderung über die Technologie sprechen, die mit den geringsten Kosten und in den entlegensten Gebieten umsetzbar ist, doch danach verlaufen sich ihre Spuren.

Absolut pünklich zum aktuellen Update dieses Kapitelteils ist allerdings zu erfahren, daß das Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit, gemeinsam mit dem Ministerien für Verteidigung, im September 2014 die Monographie ,Isidoro Cabanyes und die Solartürme’ veröffentlichen.

Die Arbeit konzentriert sich auf die detaillierte Untersuchung von vier Patenten aus den Jahren 1902 - 1906, sowie auf die Biografie des katalanischen Erfinders, der sein Leben der Erforschung von Energiequellen widmete, in Madrid die ersten Glüh- und Lichtbogenlampen einführte, und sich außerdem in Auftrag der Akademie der Wissenschaften mit der Konstruktion eines elektrischen U-Boots beschäftigte. Dabei konkurrierte er direkt mit dem ebenfalls spanischen Ingenieur Isaac Peral, der bereits 1888 ein battriebetriebenes U-Boot entwickelt hatte.

Im Jahr 1904 melden (die Brüder?) Heinrich Moriz Funke, Max Paul Funke und Edmund Guido Funke aus Schönfeld, nahe Anaberg in Sachsen, das britische Patent für einen großen Solarkollektor an, der auf einem Südhang gebaut die Auftriebskraft der erhitzten Luft verwendet, um die nachziehende Luft durch einen Luftmotor zu führen (Improvements in Means for Converting Heat into Work, GB-Nr. 15576).

Danach dauert es jedoch fast ein viertel Jahrhundert, bis sich erneut jemand mit der Idee der Aufwindkraftwerke beschäftigt.

Im Großformat wird die Technologie im Jahr 1929 von dem französischen Meteorologen Bernard Dubos (wieder)erfunden und patentiert, der mit ihrer Hilfe senkrecht aufsteigende, wirbelsturmähnliche Luftströmungen erzeugen will. Etwa sechs Jahre später schlägt Dubos außerdem vor, mit Hilfe riesiger Dampf-Schornsteine Regen zu erzeugen.

Die Aufwind-Technologie scheint jedoch nicht realisiert worden zu sein, obwohl es Dubos sogar gelungen sei, die damals nicht gerade als fortschrittlich geltende Pariser Akademie dafür zu begeistern.

Dubos legt den Plan vor, an den Steilabstürzen der Atlas-Kette und dem Hoggar-Gebirge in Nordafrika 1.000 - 1.500 m hohe Steigrohre aus 10 m durchmessendem, wärmeisolierenden Leichtbeton zu installieren, durch welche die mittels Glasdächern stark erhitzte Luft nach oben steigt und dabei in ihrem Inneren die Schaufeln von Windturbinen antreibt.

Der erzeugte Strom soll die lokale Infrastruktur stärken sowie an das europäische Stromnetz geliefert werden - und nimmt damit das Desertec- und ähnliche Konzepte um viele Jahrzehnte vorweg.

In dem US-Magazin Modern Mechanics und Invention vom Dezember 1930 ist eine Art liegendes Aufwindkraftwerk dargestellt, bei dem es sich um eine deutsche Erfindung gehandelt haben soll.

Leider habe ich dazu lange keine weiteren Informationen finden können, und eine Aufklärung fand sich erst in dem Buch ,Wind Energy in America: A History, von Robert W. Righter.

Dieser berichtet über die 21 m lange Windkraftanlage eines Dew Oliver aus Texas, welche der Erfrinder in den 1920er Jahren im San Gorgonio Paß, in der Nähe von Palm Springs in den kalifornischen Bergen, gebaut hat, und die damals den Spitznamen Donnerbüchse (Blunderbuss) erhielt.

Die auf einem Betonfundament drehbar gelagerte und 10 Tonnen schwere Anlage namens Oliver’s Electric Power Generator soll den hineinblasenden Wind 12-fach komprimiert haben, bevor er eine Reihe von Propellern in der Röhre angetrieben hat. Ein darunter liegender Generator hätte dann tatsächlich 200 PS Spitze geleistet.

Nachdem Oliver daraufhin in Reno, Nevada, die Firma Oliver Electric Power Corp. gründet, und mit seinen Aktien auch Kapital in Höhe von 12,5 Mio. $ einsammelt, eine für damalige Verhältnisse ausgesprochen große Summe, kommt er 1929 aufgrund diverser Klagen vor Gericht, und wird zu 3 Jahren Haft verurteilt.

Obwohl das Urteil später auf 3 Monate abgemildert wird (mit der Auflage, sich vom Alkohol fernzuhalten), verschwindet  Oliver danach – und auch seine Anlage, die im Grunde eigentlich gar kein Aufwindkraftwerk ist, sondern eher zu den Venturi-Anlagen gezählt werden müßte, überlebt den finanziellen Ruin des Erfinders nicht.

Ebenfalls aus dem Jahr 1930 stammt eine Patentanmeldung namens Power engine von Eugen Raggenbach aus Frauenfeld, Schweiz, die im Folgejahr 1931 erteilt wird (GB-Nr. 347024).

In Deutschland selbst wird das Prinzip der Aufwindkraftwerke erstmals durch das 1931 erscheinende Büchlein In hundert Jahren von Hanns Günther bekannt, aus dem die hier widergegebenen Abbildungen stammen.

Der Autor berichtet darin über eine Entwicklung des Lufttechnischen Instituts im französischen Saint-Tyr, wo man erfolgreich an kleineren Anlagen arbeiten würde, die sich auch für den europäischen Raum eignen könnten.

Man nutzt hier die Erfahrungen, die bei der Entwicklung leistungsfähiger und ausschließlich mit natürlicher Windenergie arbeitender Ventilationssysteme zur Entlüftung von Wohn- und Arbeitsräumen gewonnen wurden.

Die Konstruktion als zylindrischer Schornstein aus Eisenblech kommt dem viele Jahrzehnte später tatsächlich gebauten Aufwindkraftwerk in Menzares schon recht nahe (s.u.), doch bei dem Windturm ist das obere Ende zusätzlich von einem kurzen Zylinder umringt, der den Luftaustritt und damit auch den Sog erleichtert und verstärkt.

Dieser Turm soll bei seiner Erprobung einen Wirkungsgrad von nahezu 100 % erreicht haben. Leider ist es mir bislang nicht gelungen, weitere Details über die damals durchgeführten Versuche zu finden.

Im US-Magazin Modern Mechanix wird im Mai 1931 das Tornado-Buster Konzept eines Hans Kutschbach abgebildet, um Tornados im Mittleren Westen der Vereinigten Staaten zu verhindern.

Im Text wird erwähnt, daß es sich dabei um die Abwandlung eines ähnlichen Projekts durch den französischen Ingenieur Hippolyte Dessoliers handelt, der den Bau eines riesigen rotierenden Kegels vorschlug, um künstliche Wirbelwinde bzw. potentielle Tornados zu produzieren (vermutlich in dessen 1913 in Algerien erschienenen Buch Refoulement du Sahara).

Bei Kutschbachs Version wirbelt von der Sonne erhitzte warme und feuchte Luft von der Oberfläche eines künstlichen, sehr flachen Sees um den knapp 100 m hohen Kegel herum, steigt dann in den Himmel auf und gleicht damit den atmosphärischen Druck aus.

Der Vorteil dieses Systems liegt darin, daß der Konus den potentiellen Tornado an einem stationären Ort festhält, so daß er keinen Schaden anrichten kann. Zwar wird mit dem System keine Energie erzeugt, doch meiner Meinung nach gehört es trotzdem in diese Auflistung.

Im Jahr 1953 wird von einem Norman Ridley eine Weiterentwicklung des Aufwindkraftwerks unter dem Titel ,Improvements in or relating to apparatus for generating power from solar heat’ patentiert (GB-Nr. 748700, erteilt 1956). Nähere Details darüber habe ich noch nicht herausfinden können.

Danach scheint es für weitere anderthalb Jahrzehnte ruhig geblieben zu sein um diese Technologie, bis 1969 einem Vukasin Van Delic das 1967 beantragte Patent für sein Solar air moving system erteilt wird, das meines Erachtens eine sehr große Ähnlichkeit mit dem oben beschriebenen Aufwindkraftwerk von Dubos hat (US-Nr. 3.436.908). Weitere ähnliche Patente werden uns in der nachfolgenden Auflistung noch häufiger begegnen.

Mitte der 1970er Jahre kommt es dann insbesondere in den USA zu einem regelrechten Boom neuartiger Konzepte, die ich aufgrund ihrer Menge jedoch nicht im Einzelnen analysieren werde. Neben den USA werden in dieser Zeit entsprechende Patente ebenfalls in Deutschland und Großbritannien angemeldet, und ab Anfang der 1980er Jahre auch in Japan. Später kommen noch weitere Länder dazu, insbesondere China.

Die Nennung der Patentnummern erlaubt einen direkten Rückgriff auf eine Vielzahl dieser Originaldokumente – am besten über die Portale freepatentsonline.com (USA, WO) sowie register.dpma.de (DE).

Ich habe mich für die Veröffentlichung dieser Auflistung entschieden, um zu belegen, daß es sogar in dieser relativ kleinen technologischen Nische eine schier endlose Zahl an Erfindern gibt, deren Kreativität sich (leider) ausschließlich in den Patenten niedergeschlagen hat – ohne jemals das Licht der Öffentlichkeit zu erblicken.

Ich verspreche, in den anderen Kapiteln dieses Buches auf derartig lange Listen zu verzichten ... doch wenigstens in einem Fall ist es erforderlich, mit einer etwas umfangreicheren Recherche den Blick auf die Breite und Tiefe der menschlichen Kreativität zu lenken, die sich zu über 95 % abseits von Universitäten, staatlichen Forschungsanstalten und Großfirmen abspielt - und die von diesen (und damit auch von den Medien) geflissentlich ignoriert wird. Die Patentämter helfen auch nicht, sondern bürden diesen kreativen Menschen auch noch jede Menge Verpflichtungen und Kosten auf, die in nicht wenigen Fällen zum Ruin der betreffenden geführt haben.

Möglicherweise relevante Entwicklungen im Bereich der Aufwindkraftwerke sind...

- das Kühlturmartige Power system von Steven K. Levine aus New York (US-Nr. 3.936.652, beantragt 1974, erteilt 1976),

- das relativ einfach strukturierte und auf einem großen, flachen Solarkollektor beruhende Solar energy device von Elwood L. Newland aus Flint, Michigan (US-Nr. 4.033.126, beantragt 1975, erteilt 1977),

- das Whirlwind power system der beiden Kalifornier Earl L. Carson und Donald W. Carson (US-Nr. 4.018.543, beantragt 1975, erteilt 1977),

- die sehr aufwendige und mit einem umlaufenden Parabolspiegel ausgestattete Solar power plant von Ernest R. Drucker aus Ottawa (US-Nr. 3.979.597, beantragt 1975, erteilt 1976),

- das Energy conversion system von Tony W. Butler Jr. aus Houston (US-Nr. 4.004.427, beantragt 1975, erteilt 1977),

- der Wind driven electric power generator von Carl F. Agsten aus Charleston, West Virginia, angemeldet 1975 (US-Nr. 4.036.916, erteilt 1977),

- die in vielen Varianten, darunter auch mit Solarreflektoren konzipierte Wind or water operated power plant von Nathan Cohen aus Great Neck, New York (US-Nr. 4.079.264, beantragt 1976, erteilt 1978),

- das kuppelförmige Thermal air powered electric generator system von Merlin B. Christian aus Baytown, Texas (US-Nr. 4.118.636, beantragt 1976, erteilt 1978),

- das Solar energy converting device von Charles S. Martin aus Albemarle, North Carolina (US-Nr. 4.096.698, beantragt 1977, erteilt 1978),

- der Solar heat supplemented convection air stack with turbine blades von Jack Polyak aus Joliet, Illinois (US-Nr. 4.122.675, beantragt 1977, erteilt 1978),

- die 1977 angemeldete Windkraftanlage durch Luftauftrieb von Gustav Weber (DE-Nr. 2707343),

- das System for the multipurpose utilization of solar energy, das Emmanuel Bliamptis 1978 anmeldet (US-Nr. 4.244.189, erteilt 1981),

- der 1979 angemeldete Turbine Driven Generator von H. Deakin, dessen Luft durch Abwärme aus einem Gebäude, Solarenergie und Dampfleitungen beheizt wird (GB-Nr. 2062107, erteilt 1981),

- ein ebenfalls 1979 angemeldetes Solarthermisches Aufwindkraftwerk mit thermischem Erdboden-Energiespeicher von Dipl. Ing. Helmut Beutel (DE-Nr. 2931349),

- das System for converting solar heat to electrical energy von Robert E. Lucier aus Windsor, Ontario, das bereits dieselbe Grundstruktur aufweist wie das später in Menzares umgesetzte System (s.u.). Das US-Patent beantragt Lucier im Jahre 1979 (US-Nr. 4.275.309, erteilt 1981), wobei dieses vermutlich auf dem Vorgängerpatent Utilization of Solar Energy von 1978 basiert (CA-Nr. 1023564), in welchem Lucier davon ausgeht, daß eine Venturi-Düse an der Basis des Aufwindturmes die Luftgeschwindigkeit in diesem Bereich erhöht, wo sich die Impeller der Elektrogeneratoren befinden,

- die ähnlich wie beim Konzept von Dubos schräg liegende Solar canopy and solar augmented wind power station von Stephen Robert Snook aus dem Jahr 1979 (US-Nr. 4.481.774, erteilt 1984), welcher zeitgleich auch ein Patent unter dem Namen Harnessing natural energy anmeldet (EP-Nr. 19790300071),

- die Solar thermal and wind energy power source von William H. Argo aus Oklahoma City (US-Nr. 4.224.528, beantragt 1979, erteilt 1980),

- der Amplified wind turbine apparatus von Leopold A. Hein aus Fayetteville, Tennessee, und William N. Myers aus Huntsville, Alabama (US-Nr. 4.309.146, beantragt 1980, erteilt 1982),

- das 1980 angemeldete Verfahren zur zweckdienlichen Nutzung eines thermischen Windkraftwerks von Prof. Heinz Hölter aus Gladbeck (DE-Nr. 3009844.3, erloschen 1984),

- eine 1980 angemeldete Anlage zur Ausnutzung der Energie von in Kaminzügen aufsteigenden Luftströmen von Gisberto Pretini (DE-Nr. 3023643; vgl. US-Nr. 4.367.627, erteilt 1983),

- das Thermo-Windkraftwerk im Kühlturm, das 1980 von Heinz Hoelter, Heinz Gresch, Heinrich Igelbuescher und Heribert Dewert angemeldet wird (DE-Nr. 3014971), sowie ein Verfahren zur zweckdienlichen Nutzung eines thermischen Windkraftwerks, als dessen Erfinder Heinz Hoelter auftritt (DE-Nr. 3009844),

- ein Aufwindkraftwerk mit Schlauchturm, Fesselballon und Leitschaufeln am schwebenden Vordach, das Christian Boes 1980 anmeldet (DE-Nr. 3006702),

- die ebenfalls 1980 angemeldete Atmospheric thermal energy conversion utilizing inflatable pressurized rising condut des schwedischen Multi-Erfinders Jens Ole Sørensen (US-Nr. 4.391.099, erteilt 1983), der einen Turm aus sehr leichten Materialien vorschlägt, welcher an einem Ballon oder einem Luftschiff aufgehängt wird,

- das Driving device utilizing solar heat von Hiroshi Oota, 1981 anmeldet von der Firma Komatsu Co. Ltd. (JP-Nr. S57129274, erteilt 1982),

- den Apparatus for and method of utilizing solar energy, den Wayne H. Collins aus Kearny, Arizona, 1981 anmeldet (US-Nr. 4.453.383, erteilt 1984),

- das sehr kompliziert wirkende Power generating system von Larry K. Campbell und William D. Farrier aus College Park, Georgia (US-Nr. 4.388.533, beantragt 1981, erteilt 1983),

- die turmlose Wind and solar powered turbine der Kalifornier Ivan D. Wells, Jin L. Koh und Marvin Holmes (US-Nr. 4.433.544, beantragt 1982, erteilt 1984),

- das Windmill power system von Edward A. Siegel aus Granby, Connecticut (US-Nr. 4.491.740, beantragt 1982, erteilt 1985),

- ein Apparatus for producing electricity from solar energy, den sich Aldon E. Holton Sr. 1982 eintragen läßt (US4359870, erteilt 1982),

- der 1982 angemeldete, sogenannte Sensor for transforming renewable energy von André Chauveau, hinter dem ebenfalls eine Art Aufwindkraftwerk steckt (FR-Nr. 2531753, erteilt 1984),

- Das Aufwindkraftwerk, das Eggert Bülk aus Hamburg 1986 anmeldet, und das die Differenz zwischen der Gewässertemperatur und einer niedrigeren Umgebungslufttemperatur für seine Funktion ausnutzt (DE-Nr. 3636248),

- eine Windturbine in senkrechter Bauweise in Turmausführung, angemeldet 1986 von Adrian Van Hees (DE-Nr. 19863631709),

- das Hybrid solar-wind energy conversion system von Melvin Wortham aus Chicago (US-Nr. 4.779.006, beantragt 1987, erteilt 1988), bei dem die Sonnenstrahlen per Reflektoren auf die zentrale Kollektorröhre gerichtet werden, um den Kamineffekt in Gang zu bekommen,

- der Wind-driven power generator von Calvin C. Wight aus Lakewood, Ohio (US-Nr. 4.963.761, beantragt 1989, erteilt 1990),

- der von Johann Kern, ohne Nennung des Erfinder, 1989 angemeldete Aufwindturm (DE-Nr. 3918764),

- ein 1991 beantragter Air flow generating apparatus von Brian Stapleton aus Stratford (GB-Nr. 2261705, erteilt 1993),

- die Solar-Aufwind-Anlage zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser von Walter Holzer aus Meerseburg (DE-Nr. 4036658, angemeldet 1992, erloschen 2000),

- das 1991 von Joergen Brosow aus Hof in Österreich angemeldete Aufwindkraftwerk (DE-Nr. 4104770 sowie 4114501, erloschen 1994),

- die Convection towers, die 1992 von Melvin L. Prueitt aus Los Alamos, New Mexico, angemeldet werden, und die als Auf- und Abwindtürme in der Lage sind, große Mengen verschmutzter Luft zu reinigen, während sie gleichzeitig der Stromerzeugung dienen – und ihre Kondensatoren frisches Wasser produzieren (US-Nr. 5.284.628, erteilt 1994), wobei als Bevollmächtigter hier das Department Of Energy angegeben wird, 

- eine Solar venturi turbine von William R. Baird aus Sturgis, Kentucky (US-Nr. 5.300.817, beantragt 1993, erteilt 1994; vgl. US-Nr. 5.381.048),

- die Procedure and apparatus for producing energy from temperature difference of open air and water der beiden Finnen Reino Heinola und Aaro Laiho, ein auf offenem Wasser schwimmendes System (WO-Nr. 1995/016858, angemeldet 1994),

- das ebenfalls 1994 angemeldete Solar chimney arrangement von Daya Ranjit Senanayake aus Colombo (WO-Nr. 1994/020752; vgl. US-Nr. 5.608.268, erteilt 1997; vgl. WO-Nr. 1994/027044),

- die 1994 als Gebrauchsmuster angemeldete Sogkraftmaschine von Eugen Frank aus Lüdenscheid (DE-Nr. 9411581, erloschen 1998),

- das Patent Anlage und Verfahren zur Energiegewinnung von Daniel Emert (DE-Nr. 19506317, angemeldet 1994),

- ein 1995 von Hubert Fenzl aus Passau beantragtes Patent für ein Aufwindkraftwerk (DE-Nr. 19543514, erteilt 1997), welches die Höhe eines Hügels oder Berges verwendet, um die Kaminwirkung zu nutzen. Die Anlage ist auf der Sonnenseite des Hügels oder Bergs positioniert, und ein Flachkollektor an der Basis des Hügels soll den Effekt verstärken. Das Konzept ist damit fast identisch mit dem oben beschriebenen Entwurf von Dubos,

- die Anordnung zur Erzeugung von Energie unter Verwendung der Auftriebsenergie eines außer Betrieb befindlichen Hochschornsteins, z.B. einer Kohlekraftwerksanlage, welche 1995 von den VEAG Vereinigte Energiewerke AG in Berlin, und dem IfK Ingenieurunternehmen für Kraftwerks-, Energie- und Umwelttechnik GmbH in Vetschau angemeldet wird (DE-Nr. 29515980, erteilt 1996),

- ein 1995 angemeldetes Solar energy system having a turbine von Arthur Entwistle (GB-Nr. 2302139, erteilt 1997),

- das Verfahren zum Erzeugen von Energie von Peter Weiss aus Engen, das die Firma Schako Metallwarenfabrik Ferdinand Schad KG, Zweigniederlassung Kolbingen, 1995 anmeldet (DE-Nr. 19532032, zurückgewiesen 2002),

- die Wind power machine von Ton A. Yea aus Taipei, Taiwan (US-Nr. 5.463.257, beantragt 1995, erteilt 1995), bei welcher der Turm gleichzeitig als sich drehender Vielblatt-Savonius gestaltet ist,

- die Luftstrom-Turbinenanlage zur Erzeugung von elektrischer Energie, die 1996 von Dipl.-Ing. Karl Brockmann aus Winterberg angemeldet wird (DE-Nr. 19601156, erloschen 1998),

- das 1996 eingetragene Aufwindkraftwerk von Thomas Drabner aus Dresden (DE-Nr. 29622549, erteilt 1997, erloschen 2000),

- ein weiteres Aufwindkraftwerk, das ebenfalls 1996 von Prof. Dipl.-Ing. Arnold Wietrzichowski aus Leonberg angemeldet wird (DE-Nr. 29600325, erteilt 1996, erloschen 2004; vgl. DE-Nr. 19831492),

- der Wind power generation tower with wind-driven machine using natural wind von Song Zhongdong aus China (CN-Nr. 2318425, angemeldet 1997, erteilt 1999),

- die Solar-wind turbine von Bruce Willard Jr. aus Bonanza, Oregon (US-Nr. 6.016.015, eingereicht 1997, erteilt 2000),

- das Thermosolare Aufwindkraftwerk, angemeldet 1998 von Dipl.-Ing. Theodor Podlich aus Regensburg (DE-Nr. 19806489),

- die von Günter Heilmeier, ebenfalls aus Regensburg, 1998 angemeldeten Patente für eine Kaminähnliche Vorrichtung (DE-Nr. 19811310, zurückgewiesen 2000) sowie für ein Aufwindkraftwerk zur Nutzung von gewerblicher und industrieller Abwärme mittels Wärmetauscher (DE-Nr.  29824124, erteilt 2000 als Gebrauchsmuster, erloschen 2002),

- ein Aufwindkraftwerk zur Erzeugung von elektrischer Energie, das Rolf Höricht aus Hofheim 1998 anmeldet (DE-Nr. 19806144, erloschen 2000),

- das Aufwindkraftwerk von Manfred Fischer aus Jena, das 1998 von dem ebenfalls in Jena beheimateten ReFit e.V. angemeldet wird, einem Studentenverein zur Regional-Förderung von Forschung, Innovation und Technologie (DE-Nr. 19821659, erloschen 2002),

- die Unterdruck-Windkraft-Turmanlage von Wolfgang Ipach aus Bad Herrenalb (DE-Nr. 19840352, angemeldet 1998, zurückgenommen 2000),

- ein Solarthermisches Aufwindkraftwerk, das Adalbert Hayduk aus Reischach 1998 anmeldet (DE-Nr. 19844659, zurückgewiesen 2000),

- der Convection energy generator von Yoshiro Nakamats aus Tokio (US-Nr. 6.201.313, erteilt 2001), der für größere Gebäude gedacht ist,

- die von Max Gangkofner aus Zwiesel 1999 angemeldete Stromerzeugung mit künstlich erzeugtem Wasser in großer Höhe (DE-Nr. 19838463, erloschen 2004; vgl. WO-Nr. 2001/044657),

- eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie, die Horst Moncorps aus Erlenbach im Jahr 2000 anmeldet (DE-Nr. 10023424, erteilt 2007, zurückgenommen 2009),

- das ebenfalls 2000 anmeldete Aufwindkraftwerk von Andre Kusan aus Andernach (DE-Nr. 20008480, erteilt 2000 als Gebrauchsmuster, erloschen 2003),

- ein weiteres Aufwindkraftwerk von Prof. Dipl.-Ing. Arnold Wietrzichowski (s.o.), das 2000 angemeldet wird (DE-Nr. 10046287, erteilt 2005, zurückgenommen 2012),

- die Windkraftanlage mit Kamineffekt, die Herbert Jenner aus Niederbreitbach 2001 anmeldet (WO-Nr. 2002/014689, zurückgewiesen 2010),

- eine Gravitationsströmungsturbine, die Dipl.-Ing. Christian Köhler aus Pirna 2001 anmeldet (DE-Nr. 10127398, erloschen 2005),

- die Solar chimney wind turbine von Ernest R. Drucker (WO-Nr. 2001/096740, angemeldet 2001; s.a. US-Nr. 5.694.774 von 1996, erteilt 1997; sowie US-Nr. 5.983.634 von 1998, erteilt 1999),

- das Kombinationskraftwerk, das Dipl.-Ing. Manfred Rose aus Berlin 2001 anmeldet (DE-Nr. 10102675, erloschen 2003),

- der 2001 angemeldete Chimney type wind-driven generator von Miao Bo Lin aus China (CN-Nr. 1405448, erteilt 2003),

- ein Column airflow power apparatus von Jerry W. Bohn aus Barrington, Illinois, den die Firma Awa Research LLC aus  Reno, Nevada, 2001 anmeldet (US-Nr. 6.626.636, erteilt 2003), und dessen deutsches Patent unter dem ausgesprochen deutschen Namen Säulenluftströmungsenergievorrichtung läuft (DE-Nr. 60217134, angemeldet 2002, erteilt 2006),

- das Aufwindkraftwerk von Uwe Asch und seiner Firma Maschinenbau Asch in Hohendubrau, das 2002 angemeldet wird (DE-Nr. 10224849),

- ein Patent unter dem Titel Cheminée vortex a convection naturelle, das der Italiener Leonardo Antonio Vulcano 1999 erfunden hat, und das vom Studio Tecnico Di Ingegneria - Marco Pellegrini Ingegnere 2002 anmeldet wird (IT-Nr. 1312831). In einer Präsentation von 2003 wird gesagt, daß sich die Innovation noch im Prototyp-Stadium befindet, das es keine Mittel für den Bau einer Demonstrationsanlage gibt, obwohl der Energiekonzern ENEL, in Form seiner Tochter GreeenPower SpA, das Projekt fördern soll,

- das 2002 angemeldet Aufwindkraftwerk, betrieben durch (mittels) Erdwärme erwärmter Luft von Heinz Gurtner aus Richterswil, Schweiz (CH-Nr. 1708/02; vgl. WO-Nr. 2004/033901 von 2003),

- der 2003 angemeldete Combined solar and wind powered rotor mechanism von George R. Royer aus Toledo, Ohio (US-Nr. 20050086937),

- das Patent Senkrechte Luftführung in Aufwindkraftwerken mit flexiblen, selbsttragenden Schlotelementen und heliumgefüllten Trageballons von Dieter Rabich aus Gotha, das dieser 2003 anmeldet (DE-Nr. 10300092, zurückgewiesen 2007),

- die von Solomon Kaploun aus Haifa, Israel, im Jahr 2003 angemeldeten Compact all-climate energy towers enhanced via steam (WO-Nr. 2003/093673),

- der Solar tower, den sich Kenneth A. De Luca aus Victoria, Australien, 2003 eintragen läßt (WO-Nr. 2004/036039),

- ein Chimney type solar generating apparatus der chinesischen Erfinder Du Jiahui und Wenzhong Qiang (CN-Nr. 2630515, angemeldet 2003, erteilt 2004),

- der 2004 angemeldete Solarkamin Energieerzeuger von Prof. Ulrich Schurr und Gerhard Reisinger vom Forschungszentrum Jülich GmbH (EP-Nr. 1678422; vgl. WO-Nr. 2005/045245; s.a. DE-Nr. 10350404 von 2003),

- das Patent über eine Power Generation from solar and waste heat, das 2004 von dem Erfinder Steven Kenessey aus Killarney in Australien, und der Firma Morph Pty Ltd. in Sydney, angemeldet wird (WO-Nr. 2005/008065),

- ein Erdwärme-Aufwindkraftwerk zur Gewinnung elektrischer Energie aus Erdwärme von Dipl.-Ing. Daniel Bartminn aus Rees, bei dem ein unterirdisches Tunnelsystem oder eine Bergwerksanlage mit einem Aufwindkraftwerk gekoppelt wird (DE-Nr. 102004002316, angemeldet 2004, zurückgewiesen 2007),

- eine 2004 angemeldete Building method for solar energy chimney generator von Huang Guo Hua und Shi Yu Chuan von der Xi’an Jiaotong University (CN-Nr. 1587690),

- der Solar-thermal powered generator von Larry D. Miller aus Rochester, Michigan (US-Nr. 2004/148933, angemeldet 2004),

- der Air filtering chimney to clean pollution from a city and generate electric power, der 2004 von Mauricio Rodolfo Moreno aus Santiago angemeldet wird, wobei die Handels- und Finanz AG Chile S.A. mit Sitz in Panama als Bevollmächtigter auftritt (US-Nr. 7.026.723, erteilt 2006),

- die Vorrichtung zur Energieerzeugung aus einem Luftstrom, die Mehmet Uslu 2005 anmeldet (EP-Nr. 1726825),

- ein 2005 eingetragener Wind force power generator von Zhang Qiao Song aus China (CN-Nr. 100416093, erteilt 2008),

- der Solar chimney energy generator, den John Azar aus Bujumbura in Burundi 2005 anmeldet (EP-Nr. 1741927),

- die Wind turbine using chimney effect der beiden Italiener Giovanni Bonomi und Angelo Comandu (EP-Nr. 1589221, angemeldet 2005),

- den Tri Mode Generator des Kanadiers Alain Painchaud, ebenfalls 2005 angemeldet (CA-Nr. 2526527),

- ein High officiency solar energy power generating device, das wiederum aus China kommt und 2005 von acht Forschern der Hebei Agricultural University eingetragen wird (CN-Nr. 2876368, erteilt 2007),

- das 2006 angemeldete Aufwindkraftwerk von Martin Linke aus Alach (DE-Nr. 102006024341, zurückgewiesen 2008),

- ein Patent namens Solar, wind tunnel, and wind power generation method and device der Chinesen Liu Xin Ling und Guo Wen Bin, das 2006 angemeldet wird (CN-Nr. 1952387),

- ein Patent mit dem Namen Solar Minaret, das Nazar M. Hassan aus Khartoum, Sudan, 2006 anmeldet (WO-Nr. 2006/098662),

- der 2007 von Ruiz Jonas Villarrubia aus Madrid, Spanen, angemeldete Generator of electric current using ascendant hot air (EP-Nr. 1830061, zurückgenommen 2013; vgl. ES-Nr. 1062512 von 2006),

- die Anlage zur Nutzung von Aufwind und Verwendung einer solchen Anlage von Alois Penz aus dem österreichischen Dörfla (WO-Nr. 2008/074043, angemeldet 2007; vgl. Priorität AT-Nr.  21162006 von 2006, sowie diverse Folgepatente),

- das 2007 unter dem Bandwurmnamen Mountain massif shaft-well chimney highly effective solar energy hot gas flow generating system angemeldete Patent von Chen Hong Jia und Chen Xiaoli aus China (CN-Nr. 101033732, erteilt 2010),

- die Vertical upward flow of air power devices, die ebenfalls 2007 in China von Li Yao Zhong angemeldet werden (CN-Nr. 101368543, erteilt 2012),

- ein Heißluftauftrieb Kraft- und Kühlwerk, das 2007 von Ernst-Ulrich Mathieu aus Frei-Laubersheim zum Patent angemeldet wird (DE 102007045297, erloschen 2012),

- den 2007 eingereichten Solar chimney with internal and external solar collectors von Pitaya Yangpichit aus Bangkok, Thailand (US-Nr. 7.854.224, erteilt 2008), bei dem ein zusätzlicher Solarkollektor die Luft im Kamin aufheizt, indem gebündeltes Sonnenlicht durch eine Linse auf Wärmeabsorber im Inneren des Turmes gerichtet wird (vgl. WO-Nr. 2008/081209). Eine weiterentwickelte Version namens Solar chimney with wind turbine wird von Yangpichit 2010 angemeldet (US-Nr. 8534068, erteilt 2013),

- das Electric Generating System von Eugene Papp aus Windsor, New Jersey, 2007 zum Patent einreicht (US-Nr. 20080181771),

- die High altitude structure for expelling a fluid stream through an annular space von Alistair K. Chan und vier weiteren Erfindern, die 2007 von dem Invention Science Fund I LLC angemeldet wird, und bei der sich eine doppelwandige, aufblasbare Röhre handelt, die sich mindestens 1.000 m in die Höhe erstrecken soll (US-Nr. 8.166.710, erteilt 2012),

- ein Chimney device and methods of using it to fight global warming, produce water precipitation and produce electricity von Michael Gregory Pesochinsky, das dieser 2007 anmeldet, wobei er besonders betont, daß 25.000 Stück seiner sogenannten Superchimneys, die wie überdimensionale Psylocybin-Pilze von 5 km Höhe und 1 km Durchmesser aussehen, die globale Erwärmung ausgleichen würden, wobei ein jeder dieser Giganten etwa 330 GW (!) Strom erzeugen – und aufgrund der Kondensation der oben austretenden Warmluft auch noch als Regenmaschine funktionieren soll (US-Nr. 20090152370),

- das Patent Apparatus and method for generating energy, das Theodorus Istvan Van Bakkum aus den Niederlande 2007 anmeldet (WO-Nr. 2009/059959), bei dem es sich um eine Art versenktes, kombinierte Auf- und Abwindkraft handelt,

- die Solar thermodynamic power station von Todor Todorov aus Belgien, der seine schräg liegende Kleinanlage ebenfalls 2007 anmeldet (WO-Nr. 2009/018632),

- das 2008 angemeldete Chimney generation and desalination device by solar der chinesischen Erfinder Qu Bo, Zou Lu, Sha Yu Jun, Yuan Bo Rong, Zheng Yuan und Lu Hua Yong von der Hohai Universität (CN-Nr. 101358578, erteilt 2012),

- der Wind power generation chimney von Liu Guang aus China, den dieser 2008 anmeldet (CN-Nr. 101532466, erteilt 2012; vgl. CN-Nr. 201173163),

- die Solar hot wind power generation method, welche der Chinese Wang Rui Ming 2008 einreicht (CN-Nr. 101255852, erteilt 2008),

- eine Hot wind power generation column des chinesischen Erfinders Wang Shi Ming (CN-Nr. 201180614, angemeldet 2008),

- eine Novel method and system for producing energy from non-conventional energy sources, die Kantilal Patel Ashok aus Indien im Jahr 2008 anmeldet (WO-Nr. 2010/013253),

- der Composite solar tower chimney von Emmanuil und Aristeidis Dermitzakis aus Griechenland, die ihre Erfindung 2008 anmelden (WO-Nr. 2008/142459),

- das 2008 angeldete Aufwindkraftwerk hoher Leistungsdichte mit begrenzter Bauhöhe von Prof. Herbert Weh aus Oberstaufen, bei dem die Leistungsdichte des Aufwindkraftwerks durch Rücklauf-Wärmetauscher gesteigert werden soll (DE-Nr. 102008018433, zurückgewiesen 2010). Erfolgreicher ist Weh bei einem späteren Patent mit dem Titel Steigerung der Leistungsdichte beim Aufwindkraftwerk durch Rücklauf-Wärmetauscher (DE-Nr. 102010005510, angemeldet 2010, erteilt 2012),

- ein Kraftwerk sowie Verfahren zur Gewinnung von mechanischer oder elektrischer Energie, das 2008 von Rainer Fuchs eingereicht wird (EP-Nr. 2083169),

- den Hybrid solar thermal chimney, den John O. Le, Christopher M. Le und Thomas T. Le im Jahr 2008 anmelden (US-Nr. 7821151, erteilt 2010),

- ein Solar-initiated wind power generation system von Kenneth P. Glynn und der Firma Kenergy Scientific Inc., das 2009 wird (US-Nr. 8115332, erteilt 2012),

- die ebenfalls 2009 angemeldete Geothermal hot air power station using inflatable chimney von Liu Jun Cai aus China (CN-Nr. 101634281), der ein Jahr später auch ein Hot wind power generation system employing superconductive tube anmeldet (CN-Nr. 101858310),

- eine sogenannte Air-vacuum power plant der russischen Erfinder Aleksander Grigorjewitsch Shkryogalo und Oleg Nikolajewitsch Tseplyaev, welche diese 2009 anmelden (EP-Nr. 2206916),

- der Diagonal Solar Chimney von Paul Klinkman aus Providence, Rhode Island, den dieser 2010 anmeldet (US-Nr. 20120153628),

- die ebenfalls 2010 eingereichten Patente Tower-type solar-wind generating set and method (CN-Nr. 101892960) sowie Wind-light tower type power generating device des Chinesen Yang Wei Min von der Beijing University of Chemical Technology (CN-Nr. 201696230, erteilt 2011),

- eine Method of producing electricity by heating the air, die Aydin Nurettin aus Ankara, Türkei, 2010 anmeldet, und die ebenfalls auf der Technik einer Handinstallation basiert (WO-Nr. 2010/120254),

- die 2011 angemeldete Anlage zur Nutzung von aus geothermischen Quellen gewonnener Wärmeenergie der Beratungsfirma Aideon Gmbh aus Berlin, die als Erfinder die Herren Frank Besinger, Mario Metz und Erik Hannemann nennt (DE-Nr. 102011011834, zurückgenommen 2012),

- eine Method of forming hot air by using solar energy to generate power, die der chinesische Erfinder Zhang Wei Zhi 2011 anmeldet (CN-Nr. 102322410, erteilt 2013),

- das ebenfalls 2011 angemeldete Integrated energy harvesting system von vier spanischen Erfindern, das zwischen 500 und 1.000 m hoch sein soll, und das unter seiner Gewächshaus-Abdeckung auch eine Anzahl von Solardestillen zur Meerwasserentsalzung enthalten soll, in denen Mikroalgen kultiviert werden, damit auch noch Energie aus Biomasse genutzt werden kann (WO-Nr. 2011/098642),

- ein Aufwindkraftwerk mit Gasdruckthermie von Thomas Lüftl aus Ruderting, das 2011 angemeldet wird (DE-Nr. 112011104389.9, erloschen 2014; vgl. WO-Nr. 2012/079555),

- eine Structure and control method for solar chimney power generation system, die 2011 von Sun Zhi Yi, Liu Li Chun, Chun Xia Liu und He Qiu Sheng von der Taiyuan University of Science and Technology angemeldet wird (CN-Nr. 102384038, erteilt 2013),

- das Kraftwerk sowie Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem Kraftwerk von Jürgen Breitmayer aus Buchholz, das dieser 2011 anmeldet (DE-Nr. 102011121163, erloschen 2014),

- ein Convection turbine renewable energy converter, der von dem Briten Flatt Simon 2012 angemeldet wird (WO-Nr. 2012/123707),

- der Gasturbinenprozeß mit Aufwindkraftwerk, den 2012 Uwe Lenk und Alexander Tremel von der Firma Siemens AG angemeldet wird (EP-Nr. 2674592; vgl. WO-Nr. 2013/185982),

- ein Strömungskraftwerk zur Nutzung eines Aufwindes von Volker Dietz und der Firma IMO Holding GmbH aus Gremsdorf bei Nürnberg, das 2012 angemeldet wird (EP-Nr. 2706227),

- die Method and apparatus for generating energy von Shaimaa Hassane Abdelnaby Ahmed, ebenfalls Mitarbeiterin der Siemens AG, deren Patent 2013 eingereicht wird (WO-Nr. 2014/114335),

- sowie das ebenfalls 2013 angemeldete Patent Generating electrical power utilizing surface-level hot air as the heat source, high atmosphere as the heat sink and a microwave beam to initiate and control air updraft von Slobodan Tepic aus der Schweiz, das in diversen verschiedenen Bauweisen vorgestellt wird (US-Nr. 20130229015).

Damit möchte ich diese Liste vorerst schließen, um mit der Chronologie der tatsächlichen Entwicklung fortzufahren - denn im Gegensatz zu vielen anderen Technologien, die im Buch der Sznergie präsentiert werden, wird diese hier auch umgesetzt... zumindest experimentell.

Ein wesentlicher Grund dafür ist, daß beim atmosphärenthermischen Aufwindkraftwerk (das auch Thermikkraftwerk oder Sonnenkamin genannt, und oftmals dem Bereich der Sonnenenergie zugeordnet wird) drei physikalische Prinzipien miteinander kombiniert werden: der Treibhauseffekt, der Kaminzug und der Windantrieb.

Die einfallende Sonnenstrahlung erwärmt die Luft unter einem mit Glas oder Folie gedeckten Kollektordach, das sich kreisförmig um den in der Mitte stehenden Kamin ausbreitet. Die um 10° - 20°C (andere Quellen sprechen von 15° - 30°C) zusätzlich erwärmte Luft strömt zum Kamin und steigt in diesem auf. Verantwortlich dafür ist in erster Linie die Temperaturdifferenz zwischen der Außenluft und der unter dem Dach aufgeheizten Luft.

Solche Aufwindkraftwerke benötigen sehr große Flächen. Sie eignen sich deshalb besonders für Wüsten und ähnliches sonnenreiches Ödland. Ihr Wirkungsgrad erhöht sich mit der Höhe des Kamins, und zwar nicht geradlinig, sondern überproportional. Mit der Höhe des Kamins steigt nämlich die Temperatur- und Druckdifferenz zur Treibhausluft am Boden.

Daraus resultiert wiederum ein zunehmendes Druckgefälle im Kamin, wodurch die erwärmte Luft angesaugt und in kinetische Energie, den Aufwind, verwandelt wird. Windturbinen am unteren Ende des Kamins transformieren diesen Aufwind dann in elektrische Energie.

Und trotz der frühen und jahrzehntelangen Beschäftung mit dieser Technik werden die theoretischen Grundlagen dafür erst im Jahr 2000 durch T. von Backstrom and A. Cannon erarbeitet und veröffentlicht.

Die neueren Forschungen und Umsetzungen an Aufwindkraftwerken werden in Deutschland von dem Stuttgarter Bauingenieur Prof. Jörg Schlaich, Mitglied der Ingenieursgemeinschaft Leonhardt & Andrä, und Dozent an der TU Stuttgart, initiiert, und vom BMFT gefördert. Die Idee hierzu war Ende der 1970er Jahre von Michael Simon aufgebracht worden, der nun gemeinsam mit Schlaich eine Pilotanlage entwirft.

Allerdings hält sich die öffentliche Unterstützung in Grenzen, da es sich im Grunde um eine ‚Low-Tech’-Anlage handelt, die in Ländern der 3. Welt weitgehend mit lokalen Materialien und Arbeitskräften erstellt werden könnte. Ein Großteil der traditionellen Zulieferer von Kraftwerkskomponenten würden dabei leer ausgehen. Trotzdem gelingt es Schlaich als erstem, eine real funktionierende Anlage in schon fast industriellem Maßstab zu errichten.

Nachdem das BMFT die Vorstudie bereits mit 200.000 DM unterstützt hat, werden anschließend rund 5 Mio. DM für den Bau der Pilotanlage bereitgestellt.

Im Jahr 1981 errichtet daraufhin das Stuttgarter Ingenieurbüro Schlaich-Bergemann im spanischen Manzanares, etwa 150 km südlich von Madrid, eine 100 kW Versuchsanlage mit einer Kaminhöhe von knapp 200 m, bei 10 m Durchmesser, und einem 45.000 m² großen Glasdach (~ 250 m Durchmesser – Höhe 185 cm, zur Mitte hin leicht zunehmend).

Der Turm hat ein Gewicht von 250 t. Die innenliegende vierflügelige Windturbine hat einen Durchmesser von 10 m und der heiße Wind erreicht die Stärke 6 (= 12 m/s). Der Wirkungsgrad wird mit 1 – 2 % angegeben - und auch ganz offen als ‚lausig’ bezeichnet.

Die Inbetriebnahme der Anlage erfolgt im Juni 1982, und zwischen 1983 und 1986 werden diverse Experimente und Optimierungen durchgeführt. Und obwohl die Anlage für eine Versuchsdauer von nur drei Jahren ausgelegt ist, und anschließen wieder abgebaut werden sollte, läuft sie statt dessen von Mitte 1986 bis Anfang 1989 fast störungsfrei im Dauerbetrieb. Dabei zeigt sie eine hohe Zuverlässigkeit und eine Verfügbarkeit von über 95 %.

Alleine im Jahr 1987 liefert das Kraftwerk 44,19 MWh Strom, was extrem nah an den theoretischen Berechnungen lag, die einem Ertrag von 44,35 MWh prognostiziert hatten.

Und auch andere Vorteile des Systems werden deutlich: Die thermodynamische Trägheit des Aufwindkraftwerks und die Nutzung der Globalstrahlung ermöglichen einen kontinuierlichen Betrieb über den Tag und puffern selbst abrupte Angebotsschwankungen gut ab; und auch bei bewölktem Himmel kann die Anlage - bei verminderter Leistung - durchgehend betrieben werden. Weil der Kollektorboden wie ein natürlicher Energiespeicher arbeitet, liefert das Kraftwerk auch bei Dunkelheit noch zwischen 5 und 15 % des Stroms.

Der Boden unter der Abdeckung wird mit der Zeit jedoch so hell, daß eine Bitumenschicht aufgespritzt werden muß. 1987 wird außerdem mit einer tiefschwarzen Folie experimentiert, die eine Temperaturerhöhung um etwa 7°C erbringt, was eine Steigerung der Stromausbeute um rund 30 % bedeutet. Insgesamt erzielt die Anlage eine Durchschnittsleistung von rund 54 kW.

Bei einem Orkan im Februar 1989 stürzt die inzwischen von Rost geschwächte Kaminröhre jedoch um und beendet damit den Versuchsbetrieb. Allerdings war diese Versuchsanlage, wie gesagt, ursprünglich nur für einen zwei- bis dreijährigen Testbetrieb ausgelegt, und hatte somit schon längst ihre Schuldigkeit getan. Das BMFT hatte insgesamt 16,22 Mio. DM in diesen Versuch gesteckt - eine ergänzende Finanzierung, die das Projekt auf halber Streckte rettete, erfolgte durch die spanische Union Electrica.

Kurze Zeit später meldet Libyen Interesse an einer Zusammenarbeit, wird jedoch von den inkonsequenten Bonner Beamten, die andererseits eine 50 % betragende Mitfinanzierung versprochen haben, als ,nicht adäquater Partner’ abgelehnt. Auch gegenüber anderen Interessenten agiert das Ministerium inzwischen eher kontraproduktiv.

Schlaich präsentiert seinerseits Planungen für ein 200 MW Großkraftwerk, das einen Kollektordurchmesser von 5 km sowie einen Kamin von 1.000 m Höhe und einem Durchmesser von 180 m haben soll. Die Gesamtkosten werden auf 1,34 Milliarden DM geschätzt.

Im Jahr 1997 geht die Meldung durch die Presse, daß dieses 200 MW Kraftwerk in der Wüste des indischen Bundesstaates Rajastan gebaut werden soll, mit einem sogar 6 - 7 km durchmessenden Dach. Um den Nachtbetrieb zu optimieren, sollen mit Wasserbefüllte Matten oder Schläuche tagsüber die Sonnenenergie speichern, und in den Nachtstunden wieder abgeben. Der Auftrag geht an den Unternehmer Daya Senanayake aus Sri Lanka (Ceylinco Group), der bis 1999 mit dem Bau beginnen will. Problematisch gilt allerdings die Beschaffung des notwendigen Kredits von rund 1,3 Milliarden DM.

Auch die EXPO 2000 in Hannover soll ein 5 MW Aufwindkraftwerk der Firma Enercon erhalten, das mit 100 bis 200 m Höhe als Wahrzeichen dienen soll – doch leider fällt dieses Projekt späteren Sparmaßnahmen zum Opfer.

Planungen für Saudi-Arabien scheinen wiederum nie über das Stadium unverbindlicher Gespräche hinauszukommen. Dort soll es um 10 - 100 MW Anlagen gehen, mit Abdeckungen von mehreren Quadratkilometern, und Turmhöhen von 600 bis 800 m. Die Rotoren würden bei dieser Baugröße Durchmesser bis zu 100 m haben. Verhandlungen mit Ghana und Mexiko scheiterten ebenfalls.

Größere Chancen werden dagegen einem Projekt in Australien bei Buronga eingeräumt, 23 km nördlich des Städtchens Mildura, in der südwestlichen Ecke des australischen Bundesstaates New South Wales. In Tapio Station, einem ehemaligen Umschlagplatz für Getreide und Rinder, soll das erste kommerzielle Aufwindkraftwerk der Welt Australiens Bilanz in Sachen Klimaschutz aufbessern.

Die von dem Börsenmakler Roger Davey gegründete Firma EnviroMission Ltd. in Melbourne – Lizenznehmer der Stuttgarter Firma Schlaich Bergermann & Partner – arbeitet ab 2001 an diesem Projekt, und will bereits 2005 mittels 32 Turbinen mit einer Leistung von insgesamt 200 MW soviel elektrischen Strom produzieren, daß damit die Stromversorgung von 200.000 Haushalten gesichert werden kann (EnviroMission war vor ihrer Gründung 2001 unter dem Namen SolarMission bzw. Energen Globale bekannt).

Bei der Mildura-Anlage mit Stahlbetonturmröhre und Stahl/Glas-Luftsolarkollektor (alternativ mit Kunststoffeindeckung) wird es sich um den weltweit höchsten Ingenieurbau handeln. Statt einer großen Windturbine im Schacht selbst sollen hier 32 Rotoren mit jeweils 6,25 MW Leistung ringförmig um den Kamin installiert werden. Rund 30 km² Glas oder transparentes Plastik, sowie 400.000 Kubikmeter Beton muß die Firma verbauen, um den 1.000 m hohen und 130 m durchmessenden Schlot sowie die dazugehörige Dachkonstruktion – Durchmesser 6 bis 7 km – zu errichten (damit wäre dieses gigantische Bauwerk das höchste auf unserem Planeten). Die Anlage wird somit eine Grundfläche von bis zu 38 km² bedecken. Durch Auslegen von geschlossenen Wasserschläuchen unter dem Kollektordach wird ein kontinuierlicher 24-Stunden-Betrieb garantiert, da das Wasser die tagsüber gespeicherte Wärme in der Nacht wieder abgibt.

Die Luft unter dem leicht zur Mitte ansteigenden Treibhausdach soll von der einstrahlenden Sonne auf bis zu 35°C über Umgebungstemperatur aufgeheizt werden, und mit bis zu 55 km/h (= Windstärke 7) im Kamin nach oben jagen. Beim dortigen Lufteintritt wird mit einer Temperatur von 70°C gerechnet. Nach 15 Jahren Amortisations-Laufzeit könnte das auf 80 Betriebsjahre ausgelegte Projekt zur Goldgrube für die Investoren werden. Zusätzlich erhofft sich das Unternehmen Einnahmen aus dem Tourismus, und will die äußeren 500 m unter dem Treibhausdach an Gemüsebauern verpachten. EnviroMission schätzt die Kosten für das geplante Kraftwerk auf rund 400 Mio. €.

Die australische Presse meldet im Dezember 2005 allerdings, daß die Planungen inzwischen modifiziert worden sind, um die Kosten auf 250 Mio. $ zu senken. Die 200 MW werden auf 50 MW reduziert, und der Turm soll statt 1.000 m nur noch 400 m hoch sein. Im Oktober 2006 verlautet, daß der Baubeginn am neuen Standort in Tapio Station Anfang 2007 stattfinden soll. Was sich dann jedoch stark verzögert.

Dem Stand Anfang 2009 zufolge befindet sich das Mildura-Projekt, das teilweise auch Hope Solar Tower genannt wird, weiterhin mit seinen ursprünglichen Abmessungen in Planung. Im April 2009 startet EnviroMission eine erste Finanzierungsrunde, und ein Monat später wird in Phoenix, Arizona, die US-Tochterfirma EnviroMission (USA) Inc. gegründet, die zeitweise unter dem Label SolarMission agiert, und die anscheinend mehr Erfolg als die Mutter hat.

Denn schon im Januar 2010 gibt EnviroMission bekannt, daß man in Quartzsite, in La Paz County, Arizona, ein 792,5 m hohes Aufwindkraftwerk mit einem Turmdurchmesser von 130 m errichten wird, das mit 32 Turbinen von jeweils 6,5 MW Leistung ausgestattet werden soll (anfänglich war sogar von zwei Kraftwerken die Rede). Die Effizienz der geplanten Anlage wird mit rund 60 % beziffert.

Das 750 Mio. $ teure Projekt soll ab 2015 mit 200 MW den Strombedarf von 150.000 Haushalten decken, wobei das Finanzierungsmodell davon ausgeht, daß sich der Turm in nur 11 Jahren amortisiert – bei einer Lebensdauer von mindestens 80 Jahren. Doch auch bei diesem Projekt sieht sich das Unternehmen mit dem Problem der Finanzierung konfrontiert.

Im August 2010 veröffentlichen die Fachblogs den Entwurf der Firma Charlwood Design für die ästhetische Gestaltung eines Aufwindkraftwerks. Es handelt sich um eine Auftragsarbeit der EnviroMission für die Design-Triennale des Smithsonian Institut in New York. In Zusammenarbeit mit R-CO konzipiert Charlwood ein detailliertes Modell aus Aluminium und Acryl, das von dem komplexen Netzwerk der Wurzeln unter einem Baum inspiriert ist. In das Gelände bildlich hineinmontiert soll es die geplante 200 MW Anlage darstellen.

Im November 2010 gelingt es der EnviroMission, mit dem US-Stromversorger Southern California Public Power Authority (SCPPA) einen 30 Jahre lang gültigen Stromabnahmevertrag für die Energie der für Arizona geplanten Solarturmkraftwerke zu unterzeichnen. Im Januar 2011 folgt der Einstieg der AGS Capital Group mit einem Betrag von 29,8 Mio. $ in das Projekt. Die Mittel sollen als Betriebskapital für das standortspezifische Engineering und Design genutzt werden, welches derzeit von dem internationalen Architekturbüro Arup Engineering durchgeführt wird. Im August 2011 unterzeichnet EnviroMission mit der US-Baufirma Hensel Phelps einen Vertrag über die Bauleistungen des Solarturm-Kraftwerks.

Danach bleibt es erst einmal eine zeitlang ruhig um das Projekt, bis im Juni 2013 zu erfahren ist, daß EnviroMission noch immer mit dem Genehmigungsprozeß für das Projekt beschäftigt ist – und hofft, mit dem Bau im La Paz County Ende 2014 beginnen zu können. Der Presse zufolge hat EnviroMission allerdings Probleme damit, Investoren zu finden, da das Unternehmen keinen Strom-Abnahmevertrag vorweisen kann. Der o.e. SCPPA-Stromabnahmevertrag vom November 2010 war nämlich bald nach seiner Unterzeichnung wieder annulliert worden, weil es EnviroMission nicht gelungen war, die Finanzierung zu sichern – ein Teufelskreis.

EnviroMission ist außerdem dabei, die Technologie für 2 Mio. $ der texanischen Firma Apollo Development LLC zu lizenzieren, die in West Texas mindestens drei 200 MW Anlagen bauen möchte. Die 732 m hohen Türme in den Regionen El Paso, Laredo und Permian Basin sollen jeweils zwischen 700 und 800 Mio. $ kosten. Apollo ist allerdings noch dabei, die Mittel zu beschaffen, um die Lizenz zu erwerben und vor Ort Studien durchzuführen. Im September 2013 meldet EnviroMission den Eingang einer weiteren Tranche in Höhe von 100.000 $ zur Abzahlung der Lizenz. 

Der Apollo-Homepage zufolge habe man inzwischen die ausschließlichen Rechte zur Entwicklung und Vermarktung der ersten Solarturm-Kraftwerkstechnologie in Texas erhalten, irgendwelche Informationen über Umsetzungsschritte gibt es jedoch nicht (Stand Mitte 2014).

Im Dezember 2013 folgt die Meldung, daß EnviroMission mit einem nicht genannten Entwicklungsunternehmen aus dem Nahen Osten eine Absichtserklärung über die Zusammenarbeit beim Bau mehrerer Aufwindkraftwerke in der Region unterzeichnet habe. Details oder eine Timline werden nicht genannt. Erst im Juni 2014 erfährt man, daß es sich um ein in Bahrein basiertes Unternehmen handelt.

Berichten vom April 2014 zufolge werden für das Arizona-Projekt zwischenzeitlich weitere technische Machbarkeitsstudien durchgeführt, während man auf die Landnutzungsgenehmigung wartet. Das Unternehmen meldet bis dato Verluste von mehr als 35 Mio. $ - was leicht erklärbar ist, wenn man erfährt, daß Roger Davey im Geschäftsjahr 2012 ein Jahresgehalt von 325.000 $ bezogen hat, und sein Sohn, Christopher Davey, der als Business-Development Manager der Firma agiert, in dem gleichen Zeitraum 210.000 $ verdiente. Auch der Kommunikationsmanager des Unternehmens in Australien bezog 210.000 $.

Das Projekt in Australien scheint derweil aus Finanzierungsgründen vollends eingestellt worden zu sein.

Anfang 2012 melden die Blogs allerdings, daß sich in Australien seit dem Vorjahr eine weitere Firma namens Hyperion Energy Pty. Ltd. mit der Entwicklung eines sehr ähnlichen Aufwindkraftwerks beschäftigt, das diesmal in der Nähe von Meekatharra, im Outback Westaustraliens, entstehen soll, um die dortige Bergbauindustrie mit Strom zu versorgen.

Das 1,6 Mrd. AU $ teure Projekt wird von dem Unternehmer Dallas Dempster initiiert, dessen Sohn Inhaber der in Perth beheimateten Hyperion Energy ist. In die Firma sind bis Ende 2011 bereits 6,7 Mio. AU $ investiert worden, außerdem hat sie die australischen Rechte an der Technologie des deutschen Ingenieurbüros Schlaich Bergermann Solar (SBS) gekauft. Eine Machbarkeitsstudie sei ebenfalls schun finanziert worden. Außerdem habe man etwa 690 km von Perth entfernt ein Landstück mit einer Fläche 490 Quadratmeilen gekauft. Nun hofft man, bis Ende 2012 die grundlegenden Zulassungen für das Projekt zu erhalten.

Hyperion plant einen 1.000 m hohen Turm mit 32 Turbinen zur Erzeugung von insgesamt 200 MW, während das Treibhausfeld eine Fläche von 38 km² bedecken soll. Wohlgemerkt: Es sind die gleichen Spezifikation, die das obige Buronga-Projekt hat – und außerdem nutzt die Firma bei ihrem Marketing dasselbe Bildmaterial wie zuvor EnviroMission (wobei das Material ursprünglich von Schlaich stammt). Man darf gespannt sein, wie das Projekt weitergeht.

Doch nun weiter mit der allgemeinen Chronologie:

 

Im Jahr 1995 untersucht die niederländische Energie- und Umweltbehörde Novem gemeinsam mit der Industriegruppe Hoogovens ein Konzept des Meeresbau-Ingenieurs Frank Hoos, das sämtliche bis dahin geltenden Maßstäbe sprengen würde.

Das meerbasierte Projekt MegaPower zielt auf die Nutzung des Temperaturunterschieds zwischen dem lauen Meerwasser und den eisigen Minusgraden in höheren Luftschichten. Schon die kleinste Version wäre 5 km hoch (!) - bei einem Durchmesser von 50 m.

Da es sich bei diesem Konzept nur indirekt um ein Aufwindkraftwerk handelt, stelle ich es ausführlich im Kapitelteil Meereskraftwerke vor (s.u. Temperaturgradient/Holland).

Im August 2006 erscheint zwar noch einmal ein Artikel in dem holländischen Magazin Energie+ über das MegaTower-Konzept, doch Schritte zu einer Umsetzung scheinen bislang nicht erfolgt zu sein.

N. Pasurmarthi und S.A. Sherif berichten über den 1997 erfolgten Bau eines Aufwind-Demonstrationsmodells auf dem Campus der University of Florida. Es werden sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen durchgeführt – nähere Details darüber sind im Netz nicht allerdings zu finden.

Im Jahr 2001 wird eine Winz-Variante des Aufwindkraftwerks aus der Schweiz bekannt, das in Städten für eine zusätzliche, energie-autonome Luftzirkulation sorgen soll. Der Solar City Air Filtre (SCAF) könnte auf großen Plätzen oder Straßenrondells errichtet werden.

Ein Funktionsmodell wird 2005 an der Technischen Universität von Lausanne vorgestellt, und 2006 wird die SCAF Project Association gegründet, um Sponsoren für den Bau eines Prototyps zu suchen. Abscheinend ohne Erfolg, denn auch dieser Ansatz ist einer von vielen, von denen man später nie weider etwas hört.

Francis Anthony DiBella von der Northeastern University in Boston, und der Elektroingenieur Jonathan John Gwiazda, wollen wiederum tiefe Tagebaugruben für ein Aufwindkraftwerk nutzen. Ihr ab 2001 entwickeltes Projekt Power Tube besteht aus der Integration eines gewaltigen Solarkonzentrators mit einem bzw. mehreren Aufwindtürmen. Statt jedoch teuren Hochbau zu betreiben, schlagen die Autoren in ihrem Konzept vor, pasende natürliche sowie von Menschen gemachte geologische Gegebenheiten zu nutzen.

Um den Rand der riesigen Gruben herum sollen Heliostate aufgestellt werden, mittels derer der Wärmeeintrag gesteigert wird, durch den in den schräg nach oben gerichteten Röhren starke Aufwärtsströmungen entstehen. Als weitere mögliche Wärmequellen werden die Geothermalenergie oder die Abwärme von Müllverbrennungsanlagen genannt. Da die primäre Energie jedoch durch die Solarspiegel eingebracht werden soll, präsentiere ich das Projekt auch im Kapitel über Sonnentürme, wo sich auch eine Abbildung des Konzepts befindet (s.d.).

Im Jahr 2004 wird die Idee unter dem Namen Power generation by solar/pneumatic cogeneration in a large, natural or man-made, open pit zum Patent angemeldet (US-Nr. 20050150225). Schritte zu einer Umsetzung sind bislang nicht gemeldet worden.

Der kleine Prototyp einer Kombination aus Aufwindkraftwerk und Solar-Teich wird im Jahr 2002 von K. Golder auf dem Campus der RMIT University (Royal Melbourne Institute of Technology) in Bundoora aufgebaut, rund 20 km nördlich von Melbourne.

Der Durchmesser des Kamins beträgt 35 cm, die Höhe 8 m, während der mit Salzwasser gefüllte Solarteich einen Durchmesser von ca. 4,2 m hat, und eine Tiefe von 1,85 m. Für den Turm werden mit 60 mm dickem GFK isolierte flexible runde Rohre genutzt, wie sie in Hausheizungen eingesetzt werden, weshalb der Kamin leicht zu dem Mast einer daneben stehenden kleinen experimentellen Windkraftanlage geführt und dort befestigt werden kann.

An der Basis des Solar-Kamins befindet sich ein Wasser/Luft-Wärmetauscher, durch welchen die über einen etwa 50 cm über dem Boden des Solarteiches angebrachten Diffusor entnommene erhitzte Salzlösung hindurchgepumpt wird, mit einer Rate von 1,21 l/m. Nach Abgabe ihrer Wärme an die Luft wird die Sole über einen zweiten Diffusor in den Boden des Teiches zurückgeleitet.

Die Messungen zeigen, daß mit einer Solarteich-Temperatur von 45°C, die Temperatur der in den Kamin strömenden Umgebungsluft von 17°C auf etwa 28°C angehoben werden kann. Innerhalb des Kamins wird dabei eine Luftströmungs-Geschwindigkeit von 1 m/s gemessen.

Später beschäftigen sich auch Prof. Aliakbar Akbarzadeh und seinen Kollegen P. Johnson und R. Singh an der RMIT mit der Prüfung des Potentials dieser Kombination für die Energieproduktion in ,von Salz betroffenen Gebieten’.

Im dem Jahr 2003 wird das auf Französisch erschienene Buch ,Vent Artificiel «tall is beautifull»’ des Physikers und Ökonomen Denis Bonnelle aus Paris bekannt, in dem es um die von ihm erfundenen äquatorialen oder tropischen Kamine geht (cheminée équatoriale ou tropicale), deren Verdampfung/Kondensation-Funktionsprinzip auf mit Wasserdampf gesättigter Luft und der latenten Wärme des Wasser basiert.

Die sehr großen Systeme mit einem Durchmesser am Fuß von 500 m und einer Höhe von 3 – 5 km bilden natürlich eine extrem große bautechnische Herausforderung, auch deshalb, weil sich die Turbinen und Generatoren an der Spitze befinden müßten.

Die Dissertation, mit der Bonnelle im Juli 2004 seinen Abschluß an der Université Claude Bernard in Lyon macht, trägt denn auch den Titel ,Solar Chimney, water spraying Energy Tower, and linked renewable energy conversion devices: presentation, criticism and proposals’. Neben dem Aufwindkrafwerk wird hier auch das weiter unter präsentierte Abwindkraftwek untersucht.

Im September 2010 werden auf der SolarPACES Konferenz in Perpignan, Frankreich, die Kamine als Lösung zur Trockenkühlung von CSP-Solarkraftwerken in großem Maßstab vorgeschlagen, da sich diese häufig in ausgesprochen wasserarmen Gebieten befinden. Bonnelle, inzwischen am Centre Énergétique et Procédés de l’École des Mines de Paris tätig, präsentiert die gemeinsam mit dem EDF-Forschungsingenieur Frederic Siros, und Cedric Philibert von der Internationalen Energieagentur erarbeitete Studie, in welcher ein passives Trockenkühlsystem für Kraftwerke oberhalb von 300 MW vorgestellt wird, das ausschließlich durch Konvektion angetrieben wird, und keine zusätzlichen Großlüfter benötigt.

Bonnelle hatte bereits 2001 zwei Patente für ein System angemeldet, bei dem die Sonnenwärme über ein Gewächshaus oder mittels Wasserverdampfung einen Heißluftballon befüllen soll, dessen Aufstiegsgeschwindigkeit dann verwendet wird, um einen Elektromotor anzutreiben (FR-Nr. 2803883; 2803884). Außerdem beschäftigt sich Bonnelle mit Schwerkraft-Speichersystemen (s.d.). Von Umsetzungen ist in allen Fällen jedoch noch nichts bekannt.

Interessant ist auch der 2003 von Prof. Christos D. Papageorgiou aus Athen aufgebrachte Vorschlag, den Turm eines Aufwindkraftwerks nicht aus Metallrohren oder gar Stahlbeton, sondern aus beweglichen ‚Leichter-als-Luft’-Strukturen zu gestalten – weshalb er für sein Projekt den Namen Floating Solar Chimney wählt, der sich später allerdings zu Solar Aero-Electric Power Plant (SAEPP) wandelt.

Dem Konzept zufolge ist der Kamin von heliumbefüllten Ringen umgeben, die ihm den nötigen Auftrieb verschaffen, während eine mit Druckluft gefüllte Trägerstruktur für seine Stabilität sorgt. Am Boden befindet sich eine blasebalgartige, flexible Kupplung, die dem Turm erlaubt, sich dem Wind anzupassen.

Eine 100 MW Anlage mit einem beweglichen Kamin von 2 – 3 km Höhe und 50 – 85 m Durchmesser soll nur 35 – 70 Mio. € kosten. Der umgebende Kollektor würde einen Durchmesser von ebenfalls 2 – 3 km haben. Low-cost-Aufwindkraftwerke bis zu 500 m Höhe, und mit einem Schlauchdurchmesser von bis zu 42 m, können aus bereits existierenden Polyester-Gewebe konstruiert werden.

Das griechische Patent von 2003 (GR-Nr. 2003010050) wird im selben Jahr auch in den USA (US-Nr. 7.735.483, erteilt 2010) und anderen Ländern angemeldet.

Tatsächlich entwickelt Papageorgiou sein Projekt energisch weiter, veröffentlicht auf seiner Seite eine Vielzahl von Texten und Berechnungen, und führt 2009 im Süden Griechenlands auch eigene Tests durch, wie man anhand des Fotos sehen kann. Leider scheint er danach aber nicht viel weiter gekommen zu sein, obwohl er bis 2011 noch diverse weitere Artikel und Analysen veröffentlicht.

Als Anfang 2004 Dr. Ing. F. Hagg von der Firma Stork Product Engineering (SPE) in den Vorruhestand geht, gründet er umgehend die im niederländischen Alkmaar beheimatete Innovy - Energy Innovations, mit der er verschiedene Projekte im Bereich der Erneuerbaren Energie verfolgt.

Priorität hat dabei sein Solar Pond Tower, eine Kombination aus Aufwindkraftwerk, Solar-Teich und Tornado-Turm, der die Vorteile der drei Technologien zusammenführt. Der größte Vorteil ergibt sich aus der Anwendung des Solar-Teichs als günstigem Wärmeerzeuger, da dies weit billiger ist als die großflächige Gewächshaustechnik der üblichen Aufwindkraftwerke. Obwohl natürlich Wärmetauscher benötigt werden, um die Wärme aus dem Teich, die bis 90°C betragen kann, in die Zufuhrluft des Turmes zu bekommen.

Als besonders geeigneten Standort nennt Hagg die Qattara-Senke in Ägypten, die grobe Kostenschätzung für einen 1.000 m Solar-Teich-Turm beträgt 600 Mio. €. Davon läßt sich der Innovator aber nicht abschrecken und rechnet vor, daß auf der Fläche der Qattara-Senke von 18.000 km² insgesamt 500 Solar-Teich-Türme von jeweils 200 MW installiert werden könnten, die dann zusammen 100 GW Strom erzeugen würden, was genug Energie für 200 Millionen Menschen ist. Dazu produzieren die 500 Anlagen auch noch 2.000 Megatonnen Frischwasser pro Jahr, was für 50 Millionen Menschen ausreichen würde.

Hagg stellt auf seiner Seite ausgefeilte Umsetzungen vor – zumindest was die grafische Gestaltung anbelangt. Dies ist auch bei seinem Twistower der Fall, einem ultraleichten und schwimmenden Drehturm, der als Weiterentwicklung des Aufwindkraftwerks betrachtet werden kann. Im Prinzip ist der Twistower eine stabiler Tornado, der durch einen rotierenden dünnwandigen Hohlzylinder eingebunden ist (und könnte damit auch unter den Tornadotürmen weiter oben eingeordnet werden).

Ende 2009 veröffentlicht Haag auch noch das Konzept Hurricane Killer, ein Netzwerk von kleinen, kontrollierbaren Hurrikanen, welche den den großen, natürlichen Wirbelstürmen ihre Energie wegnehmen, sodaß diese wegen des Mangels an ,Nahrung, nicht mehr auftreten können. Auch dieser Entwurf basiert auf den Twistowers.

Immerhin kann Haag im Juli 2011 von praktischen Versuchen in kleinem Maßstab mit der Twistower-Technik berichten. Dabei werden zwei Arten von Twistowers mit einem Durchmesser von 30 m getestet, von denen der eine 90 cm, und der andere 200 cm hoch sind. Sie werden jeweils auf einem 2 m hohen, feststehenden Schornstein angebracht, an dessen oberen Ende sich als Drehlager eine Fahrradfelge befindet. Die heiße Luft für die Tests wird durch ein Holzfeuer bereitgestellt. Dabei soll sich das Konzept als robust und vielversprechend erwiesen haben. Weitere Schritte stehen noch aus.

Eine Variante des solaren Aufwindkraftwerks in Pyramidenform wird im April 2004 von MokSiong Cheak (Steven Mok) zum Patent angemeldet, der sie im Laufe von acht Jahren im Sudan entwickelt hatte.

Die mit Solarpaneelen verstärkte multifunktionale Anlage soll bis 36 MW Strom erzeugen, und gleichzeitig auch noch Wasser entsalzen.

Eine 10 MW Pyramidenanlage wäre rund 45 m hoch und hätte eine Grundfläche von 2.500 m², inklusive der zugeschalteten Entsalzungsanlage.

Die 1983 gegründete Firma MSC Power Corp. Ltd. aus Singapur, die sich seit 1997 auch mit erneuerbarer Energie beschäftigt, will das Konzept nun umsetzen.

Die MSC wird von privaten Investoren aus dem Nahen Osten und Asien finanziert, wobei die Y.K. Almoayyed & Sons Group aus Bahrain als Mutterfirma der MSC auftritt.

Die Tochter MSC Power (India) Ltd. plant Mitte 2005 die Errichtung einer 10 Mio. $ teuren 5 MW Versuchsanlage namens MSC P4 (= perpetual pyramid power plant) in Alandi, nahe Puna, die schon im Laufe des Jahres 2006  in Betrieb gehen soll, und im Dezember 2005 meldet die indische Presse, daß der Landwirtschaftsminister persönlich den Grundstein dafür setzen wird. Weitere Anlagen sollen in Thailand, Malaysia und China enstehen.

Bei all diesen Ankündigen ist es doch etwas überraschend, daß es danach keinerlei weitere Informationen mehr über dieses Projekt gibt.

Ein sehr ähnlich aufgebautes, pyramidenförmiges System, das sich sogar explizit an die Maße der Cheops-Pyramide hält, ist der Beitrag von Jelena und Dardan Klimenta von der Universität Priština in Kosovska Mitrovica, Serbien-Montenegro, sowie Joan Peuteman vom Kulab der KU Leuven in Oostende, Belgien, zum Create-The-Future-Designwettbewerb im Mai 2014. Doch auch bei dieser Solar chimney power plant with a pyramidal shape scheint man von einer Umsetzung noch weit entfernt zu sein.

Vom Juli 2004 stammt eine Studie von E. Bilgen und J. Rheault von der Ecole Polytechnique in Montreal, Kanada, bei der es um ein Arctic Tower Aufwindkraftwerk in arktischen Breiten geht.

Das geneigte Kollektorfeld soll sich an geeigneten Berghängen erstrecken, so daß auf der Bergspitze nur ein kurzer ‚Schornstein’ benötigt wird, in dem ein Senkrechtachser installiert ist. In der Studie wird auch die thermische Leistung eines 5 MW Kraftwerks an den drei kanadischen Standorten Ottawa, Winnipeg und Edmonton untersucht.

Im Jahr 2005 wird für die Planung des neuen Dubai Science Center auch ein gemeinsamer Entwurf von Prof. Helmut Müller und den Architekturbüros Schlaich, Bergermann & Partner sowie Matthias Wächter Architekten entwickelt und 2007 eingereicht.

Bei dem autarken Wissenschaftszentrum sollen neben einem gebäudeintegrierten Aufwindkraftwerk auch die Photovoltaik, Solar- und Geothermie genutzt werden um eine klimaneutrale Energieversorgung und Klimatisierung der Gebäude sicherzustellen.

Anhand des hier abgebildeten Entwurfs ist gut zu sehen, wie die Bauten die zum Zentrum strömende Luft spiralförmig ausrichten sollen. Die Aktivitäten unter dem Arbeitstitel Galaxity werden später aber eingestellt, da die Anbieter für eine Realisierung auch gleich noch die Investoren hätten mitbringen müssen.

Die Wiedergeburt des Dubos-Konzepts in noch größerem Maßstab erfolgt durch das 2005 gestartete Projekt Solar Mountains (montagne solaire) der französischen Elioth-lab (Groupe Egis/Iosis Group) und der OTH Consult aus Montreuil-sous-Bois.

Wobei sich der Entwurf sich explizit auf Hanns Günther beruft ... der seinerseits ja wiederum über eine französische Entwicklung berichtet hatte (s.o.).

Als Erfinder des Konzepts, mehrere Kilometer hohe 500 MW Kamine an Bergflanken zu bauen, wird ein Raphaël Menard aus Paris genannt (WO-Nr. 2007/051932, eingereicht 2006).

Potentielle Standorte lassen sich im marokkanischen Atlas-Gebirge finden, in Andalusien, der Sierra Nevada und in den Anden. In Frankreich selbst sind einige Stellen in den Alpes-Maritimes, dem Zentralmassiv, den Pyrénées-Orientales oder auf der Insel La Réunion geeignet.

Im Oktober 2007 berichtet sogar die Le Monde über das Projekt, in dessen Rahmen inzwischen ein 100 m² großer Prototyp gebaut wird. Im April 2008 wird dieser in Marolles-en-Brie vorgestellt.

Er besteht aus einer dunklen Folie am Boden, der transparenten Überdachung und einem 10 m hohen Kamin, der an einem Baum befestigt ist.

Tatsächlich wird dann im Jahr 2009 von der Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef) in Chile ein Prototyp im Maßstab 1:10 auf dem Cerro Canela aufgebaut, mit dem nun erste praktische Daten gewonnen werden sollen. Details oder weitere Informationen gibt es allerdings nicht.

Ende 2005 baut und testet das Ministry of Science and Technology in Botswana zwei Monate lang ein kleines Aufwindkraftwerk-Modell mit einem 22 m hohen Kamin aus glasfaserverstärktem Polyester, der einen Durchmesser von 2 m hat.

Die Kollektorfläche beträgt 160 m², und das Dach aus 5 mm dicken Klarglas wird von einem Stahlgerüst getragen. Leider gibt es keinerlei Informationen über die Ergebnisse dieses Versuchs.

Im Februar 2006 wird ein europäisches 40 MW Projekt unter dem Namen Ciudad Real Torre Solar bekannt. Der 750 m hohe Stahlbeton-Turm nahe dem spanischen Dorf Fresno Fuente auf halbem Wege zwischen Toledo und Ciudad Real soll eine Kollektorfläche von 250 Hektar (andere Quellen: 350 ha) bekommen und die Stromversorgung von 25.000 Haushalten sichern.

Das Projekt wird von dem Ingenieurbüro Camp 3 in Zusammenarbeit mit der Universität von Castilla - La Mancha (UCLM) durchgeführt.

Der Baubeginn des 240 Mio. € teuren Aufwindkraftwerks soll im Frühjahr 2007 sein, drei Jahre später könnte es in Betrieb gehen. Ein interessantes Detail am Rande: An der Spitze des Turmes soll ein Aussichtspunkt eingerichtet werden.

Bislang ist das Projekt noch nicht umgesetzt worden. (Auch die Grafik dieses Projektes stammt übrigens von Schlaich).

Im Juli 2006 stellt ein James A. Bowery den Entwurf Solar Updraft Tower Algae Biosphere vor - ein Aufwindkraftwerk mit groß angelegter Algenzucht.

Neben der Stromgewinnung soll unter dem Gewächshausschirm aus Algen Biodiesel erzeugt und Fischzucht betrieben werden. In Verbindung mit einem Kondensationsturm, der den eigentlichen Kamin umgibt, soll außerdem Wasser entsalzt werden.

Der geschätzte Preis von 3,5 Mrd. $ sorgt allerdings dafür, daß das Projekt bislang auf dem Papier verblieben ist – obwohl der Initiator vorrechnet, mit seinem Aufwindkraftwerk auf jährliche Einnahmen in Höhe von 303 Mio. $ zu kommen.

Die Beschreibung von einem ziemlich eigenartigen Aufwindkraftwerk findet sich übrigens in dem kuriosen Roman ‚Hard-boiled Wonderland und das Ende der Welt’ von Haruki Murakami, dessen deutsche Übersetzung 2006 erscheint (das japanische Original stammt von Ende der 1980er Jahre). Hier steigt regelmäßig alle drei Tage ein starker Wind aus den Tiefen der Erde hinauf - und treibt dabei den Generator an, der die Stadt mit Strom versorgt...

Im März 2007 schlägt der Wissenschaftler Alan Williams, von 1987 - 2001 Mitglied des britischen Parlaments, der sich anschließend als freier Solarenergieforscher betätigt, eine strömungstechnische Verbesserung bei Aufwindkraftwerken vor, der er dem Namen Solar Nozzle gibt. Hierbei ist der Neigungswinkel der Kollektorfläche in Richtung auf den zentralen Kamin wesentlich stärker ausgeprägt als bei den bisherigen Modellen.

Schon Ende des Jahres 2000 hatte er mit seiner sogenannten Williams-Engine (auch Dream Machine genannt) eine effiziente Umwandlung von Wärme in Strom mittels Konvektion vorgeschlagen, bei der er einen Wirkungsgrad von über 80 % erwartete.

Williams gibt offen zu, daß er bislang noch keinerlei experimentelle Arbeiten durchgeführt hat, und schlägt daher vor, neben theoretischen  Arbeiten auch Laborversuche an Modellen von etwa 1 m Größe durchzuführen, um sein Konzept  zu testen und weiter zu entwickeln. Gleichzeitig sollte ein feldtauglicher Prototyp mit einer Kuppel von 10 m Basisdurchmesser, einer Höhe von 10 m, und Turbinen von 5 m Durchmesser gebaut werden, das bis zu 59 kW leisten könnte. Ein kommerzielles Modul mit einer Durchschnittsleistung von über 1 MW würde einen Durchmesser von 100 m haben, eine 50 m durchmessende Turbine besitzen, und in einer geschlossenen, flachen Kuppel von 20 m Höhe Platz finden.

Auch in diesem Fall sind noch keine weiteren Schritte in Richtung auf eine Umsetzung erfolgt.

Eine besondere Einsatzform ist die Verwendung eines Aufwindkraftwerks innerhalb von Städten, da es dort - neben der Stromerzeugung - drei entscheidende Vorteile bietet: Erstens könnte der Turm mit Partikel-, CO₂- und anderen Luftfiltern ausgestattet werden, um die hindurchströmende Luft zu reinigen und zur Verbesserung der Luftqualität beitragen. Zweitens kann in kalten Gegenden die Wärmeabfuhr der städtischen Umwelt gepuffert werden. Eine Verringerung des Temperaturgefälles zwischen Innen- und Außenbereich bedeutet Energieeinsparungen bei der Gebäudebeheizung. Und drittens könnte in heißen Klimazonen eine zweite Schicht mit einer halbtransparenten PV Membran installiert werden, welche die Sonne abschattet und zu niedrigeren Temperaturen führt. Eine von zwei Schichten erzeugte Konvektion könnte möglicherweise zur Erhöhung der Effizienz der Türme beitragen, da die obere Schicht sicherstellt, daß Luft nicht in der unteren Schicht gefangen bleibt und zum Aufheizen der Stadt führt. Außerdem kann der konstante Luftsog des Aufwindkraftwerks das Auftreten von Wärmeinsel-Effekten verhindern.

Das Beispiel für eine gelungene architektonische Umsetzung liefert die Planung des in Uruguay geborenen Stararchitekten Rafael Viñoly, der im April 2007 von der irischen Real Estate Opportunity (REO) damit beauftragt wird, das Gelände des stillgelegten Kraftwerks Battersea in London neu zu gestalten (das Kraftwerk wurde durch das Cover des 1977 erschienenen Albums Animals von Pink Floyd weltbekannt).

Viñoly konzipiert für die 940.000 m² große Fläche u.a. eine Art städtisches Aufwindkraftwerk in Form eines überdimensionalen Öko-Zeltes mit einem 300 m hohen Schornstein, der die verbrauchte Luft absaugen soll (allerdings ohne Energie zu erzeugen).

Der Kamin selbst soll aber nicht nur die CO₂-Emissionen senken, sondern auch Wohnungen mit spektakulärem Panorama-Blick über London aufnehmen. Das transparente, am Kamin aufgehängte Zelt würde das bislang größte konzipierte solarbetriebene Belüftungssystem darstellen und dafür sorgen, daß an sonnigen Tagen bis zu 67 % der sonst anfallenden Klimatisierungskosten eingespart werden.

Mitte 2009 sind die Pläne leider vom Tisch, der Investor hatte sich übernommen. Im Frühjahr 2011 genehmigt die britische Regierung den inzwischen radikal überarbeiteten und rund 5 Mrd. £ teuren Masterplan, bei dem neben der Renovierung des Kraftwerks auch neue Wohnungen, neue Einzelhandel- und Büroflächen, ein Hotel, Freizeiteinrichtungen sowie ein neues Konferenzzentrum entstehen sollen – jedoch kein Aufwindkamin.

Ein weiteres architektonisches Konzept mit dem Namen Quantum City, das auch die Energiegewinnung integriert, stammt von Sebastien Chauvel aus Frankreich, der dafür eine Auszeichnung bei der Skyscraper Competition 2007 des Architektur-Magazins eVolo erhält.

Die Quanten-Stadt, deren Standort die Sandbank von Saya de Malha ist, ist ein gewaltiges Hochhaus, das sich aus einer Vielzahl verschiedener und sich überlagernder Realitäten zusammensetzt. Neben der Fundamentierung besitzt es ein Endo-Skelett, das die Organisation der öffentlichen Bereiche ermöglicht und die Energieproduktion sowie Transport-Systeme beherbergt.

Der zentrale Innenraum hat einen Durchmesser von 120 m und umgibt einen Aufwind-Schacht mit Windkraftanlagen, der die gesamte von der Stadt benötigte Energie liefert.

Im August 2007 melden die Blogs eine weitere Variante unter dem Namen Energy Tower, die diesmal auf Robert J. Rohatensky zurückgeht. Der Erfinder betrachtet sein System als bi-direktionale solarbetriebene Wärmepumpe (Solar Heat Pump Electrical Generation System, SHPEGS), die er im Rahmen eines open-source Projektes weiterentwickeln möchte.

Auf seiner gut gefüllten Homepage werden verschiedene Ansätze und technische Modifikationen gezeigt, die den nach Jahreszeit bzw. Örtlichkeit unterschiedlichen Betrieb der Anlage verdeutlichen.

Durch Integration eines unterirdischen Wärmespeichers mittels Erdsonden entsteht ein Heißluft-Kreislauf, sobald die Umgebungsluft wärmer als die Bodentemperatur wird – während sich im umgekehrten Fall ein Kaltluft-Kreislauf aufbaut. Auf der hier gezeigten Abbildung ist der Winterbetrieb dargestellt. Damit kombiniert das Konzept ein Aufwindkraftwerk mit einer Abwind-Technologie (s.u.).

Von einer weiteren Verfolgung des bereits im Jahr 2006 gestarteten Projekts ist allerdings nichts zu sehen, und auch Homepage des Projekts ist inzwischen offline.

Im Jahr 2007 kündigt der Physiker Wolf-Walter Stinnes an, mit seiner in Pretoria beheimateten Firma GreenTower Ltd. bei Arandis in Namibia ein 1.500 m hohes und 280 m durchmessendes 400 MW Aufwindkraftwerk mit 32 Turbinen errichten zu wollen.

Die gut 600 Mio. € teure Anlage würde eine landwirtschaftlich nutzbare Treibhausfläche von knapp 38 km² (7 km Durchmesser) besitzen, und ihr Stromertrag könnte den Elektrizitätsverbrauch der Hauptstadt Windhoek decken – oder den gesamten Strombedarf des Landes (ohne industrielle Großabnehmer). Immerhin scheint am geplanten Standort an 300 Tagen im Jahr die Sonne.

Das ebenfalls Greentower genannte Kraftwerk soll aus Stahlbeton errichtet werden, wobei der Nachtbetrieb durch die tagsüber erfolgende Wärmespeicherung in Wasser gesichert wird, das nachts zur Bewässerung der Anbaupflanzen eingesetzt werden soll.

Neben Stinnes sind das pan-afrikanische Patentverwertungsunternehmen Hahn & Hahn aus Hatfield sowie die südafrikanische Stellenbosch University in das Projekt involviert. Stinnes hatte sich bereits in den 1990er Jahren mit einer Machbarkeitsstudie für eine ähnliche Anlage in der Kalahari-Wüste beschäftigt. Später forschte die Universität Stellenbosch an dem Vorhaben und investierte ca. 1,2 Mio. Rand in diese Arbeit, und seit 1997 liegt eine erste Machbarkeitsstudie vor. Die Technologie sei damals allerdings noch nicht konkurrenzfähig gewesen, und die Pläne landeten in der Schublade.

Über den genauen Standort oder die Terminplanung für die neue Anlage ist bislang noch nichts Näheres bekannt. Die namibische Regierung sagt 2008 zu, die Hälfte der Gesamtkosten von 780.000 $ für eine aktuelle Machbarkeitsstudie zu übernehmen. Inzwischen ist das Projekt allerdings auf eine Höhe von 1.000 m, eine Fläche von 20 km², und eine Leistung von 50 MW geschrumpft.

Stark engagiert in das Projekt ist die der Ruhr-Universität Bochum. Der Windingenieur Prof. Hans-Jürgen Niemann und der Tragwerksplaner Prof. Wilfried Krätzig, beide bereit emeritiert, berechnen das Kraftwerk als Computermodell im Auftrag des Energieversorgers NamPower aus Namibia, der sich schon seit 2003 an der Technologie interessiert zeigt. Da die Forscher jedoch noch keine Erfahrungen mit Windströmungen in derart großen Höhen haben, wird Prof. Rüdiger Höffer nun auch ein Modell des Aufwindkraftwerkes im Windkanal untersuchen. Informationen über eine Realisierung sind bislang noch nicht bekannt geworden.

Und so, als ob es ansteckend sei, verbreiten sich in den Folgejahren Experimente mit Aufwindkraftwerken an Universitäten in Ost und West - sogar global gesehen. Wobei viele der hier präsentierten Informationen auf den im Juli 2014 zugänglich gemachten Veröffentlichungen des Euro-Mediterranean Institute for Sustainable Development (EUMISD) basieren.

Ein internationales Studententeam aus drei Architektur- und fünf Bauingenieurstudenten entwickelt und baut unter Leitung der Professoren Rainer Gumpp und Jürgen Ruth an der Bauhaus-Universität Weimar innerhalb eines Semesters das innovative Tragwerk für ein Aufwindkraftwerk, das zwischen Juli und September 2008 auf dem Campus öffentlich präsentiert wird. 

Das Weimarer Modellkraftwerk hat ein 420 m² großes Foliendach, während die Kaminröhre 12 m  hoch ist. Diese besteht aus einer effizienten Lattenkonstruktion und einer roten Abdichtungsplane. Die über einen Generator gewonnene Energie wird gespeichert, um damit nachts sparsame LED-Leuchten zu speisen und das Bauwerk zu beleuchten.

Ein solches Bauwerk könnte äußerst günstig und mit einfachsten Mitteln wie Holz und Plastikplanen für die Kollektoren, und Bambusstäben mit Lianenumschlingung für den Turm, auch in den entlegendsten Gebieten der Welt aufgebaut werden. Als technisches Element ist nur der Generator erforderlich.

Das kleine Aufwindkraftwerk ist aber nicht nur als Projektpräsentation gedacht, sondern wird in den Folgemonaten auch für strömungstechnische Versuche genutzt, deren Ergebnisse auf dem 1. Internationalen Kongreß ,Bauhaus.Solar’ im November in Erfurt präsentiert werden. Im Dezember wird das Projekt mit dem Dr. Tyczka-Energiepreis ausgezeichnet, der von der Tyczka Energie Stiftung in Zusammenarbeit mit der TU-München und der Hochschule Zittau/Görlitz ausgelobt wird.

Mitte 2008 wird an der Süleyman Demirel Universität in der Türkei im Rahmen des Promotionsstudiums von Ramazan Şenol das Kleinmodell eines Aufwindkraftwerks mit einer Leistung von 1,5 kW gebaut.

In dem veröffentlichten Video ist zu sehen, daß die Fläche unter dem runden Kollektor durch die Verlegung einen Rohrleitung, die von externen Solarkollektoren gespeist wird, zusätzlich erwärmt wird.

Leider ist es mir bislang nicht gelungen, weiteren Informationen darüber zu finden.

Ebenfalls im Jahr 2008 wird eine kleine Prototypanlage auf dem Campus der Universidade Federal de Minas Gerais in Belo Horizonte, Brasilien, errichtet.

Hier ist der Kamin 11 m hoch und hat einen Durchmesser von 1 m, er besteht aus fünf Holzpkatten-Modulen von je 2,2 m Länge, die innen und außen mit Glasfasermatten isoliert sind. Als Kollektorabdeckung wird eine Kunststoffthermodiffusionsfolie genutzt. Sie hat einen Durchmesser von 25 m, und wird von einer metallischen Struktur 50 cm über dem Absorber-Boden gehalten, einer schwarz gestrichenen Betonfläche. 

Der eigentliche Ansatz der Versuche zielt auf eine Technologie, um landwirtschaftliche Erzeugnisse zu trocknen (s.a. Solartrockner).

Das involvierte Team, das sich auch in den Folgejahren mit der Thematik beschäftigt und mehrere Artikel veröffentlicht, besteht neben den beiden Professoren Ramón M. Valle und Márcio F. B. Cortez, aus Cristiana B. Maia von der Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, und André G. Ferreira vom Centro Federal de Educacão Tecnológica de Minas Gerais.

2008 präsentieren B. A. Kashiwa vom Los Alamos National Laboratory in New Mexico, und Corey B. Kashiwa aus Denver, das Konzept ,The solar cyclone: A solar chimney for harvesting atmospheric water’, in dem sie die theoretischen Grundlagen für die Machbarkeit eines Systems aufzeigen, bei dem die Aufwind-Technologie genutzt wird, um Süßwasser aus der Atmosphäre zu gewinnen.

Der konzeptionelle Solar-Zyklon besteht aus einem Gewächshaus zum Sammeln und Speichern der Solarwärme, und einem zentralen Kamin, an dessen Basis sich ein Expansions-Zyklonabscheider zum Kondensieren und Entfernen von atmosphärischem Wasser befindet. Dieser Separator besteht aus einem schnell rotierenden Wirbel, in dem die zentrale Temperatur weit unter dem Taupunkt der Gewächshausluft liegt. Um die Zentrifugentrennung zu verbessern, werden in dem Zyklonabscheider turbulente Strömungsbedingungen initiiert.

Die Energie, die für die Expansion und Abtrennung benötigt wird, soll der Aufwind-Kamin liefern, überschüssige Energie wird verwendet, um Strom zu erzeugen. Der Artikel betont, daß sich eine experimentelle Studie lohnen würde.

Auch das Architekturbüro Except Netherlands (Except Integrated Solutions) aus Rotterdam beschäftigt sich 2008 mit Aufwindkraftwerken.

Dabei konzentriert man sich auf weiterführende Konzepte, wie die kombinierte Nutzung mit anderen Solartechnologien.

Die Kombination des Aufwindkraftwerks mit Solarkollektoren oder PV-Anlagen kann die Effizienz beider Systeme erhöhen, da die konstante Windströmung die Kollektoren mit Luft kühlen und ihren energetischen Output steigern kann.

Ein äußerst interessantes Konzept veröffentlichen X. Zhou, J. Yang, J. Wang und B. Xiao in der Nr. 50 des Magazins ,Energy Conversion and Management’ von 2009.

Die Autoren beschreiben eine neuartige Umsetzungsform zur Erzeugung von Energie durch die Aufwind-Technologie – indem sie den Solarkollektorbereich mit einem Schacht verbinden, der senkrecht in einen Berg getrieben wird.

Der Entwurf eines 100 MW Kraftwerks mit einem knapp 20 km² großen Kollektorbereich und einem 1.000 m tiefen Kamin soll auch einfacher umzusetzen sein, als die Konstruktion eines 1 km hohen Turmes. In einem detaillierten Kostenvoranschlag wird vorgerechnet, daß die Energiekosten auf lange Sicht niedriger liegen als die von sauberen Kohlekraftwerken.

Im März 2009 wird an der Adıyaman Üniversitesi in der südostanatolischen Provinz Adıyaman mit dem Bau eines kleinen Aufwind-Systems begonnen, der im Juni 2010 abgeschlossen wird.

Die Besonderheit dieses Systems von Abdulcelil Buğutekin besteht aus der Gestaltung einer speziellen Bodenschicht. Die Fläche mit einem Durchmesser von 27 m und 50 cm Tiefe besteht aus Aluminiumfolie, Glaswolle, Sand, Kies, Scherbenglas und Asphalt an der Oberseite.

Als Abdeckung wird 4 mm dickes Glas gewählt, der Kamin hat einen Durchmesser von 80 cm, und eine Höhe von 17 m. Um die Auswirkung der Umgebungstemperatur zu untersuchen, hat er einen höhenverstellbaren, peripheren Lufteinlaßkollektor.

Das Forschungsprojekt wird durch das Regionalbüro der Turkey Petroleum Corporation (TPAO) in  Adiyaman sowie die Gemeinde von Adiyaman unterstützt.

Noch nicht verifizieren konnte ich die Information, daß in İzmit (oder Kocaeli) am Marmarameer bereits vor 1985 ein Aufwindmodell im Mikromaßstab mit einem Kaminradius von 3,5 cm und 2 m Höhe und 9 m² Fläche gebaut worden sein soll – das immerhin eine elektrische Leistung von 0,14 W erzeugt.

An der Mutah University in Karnak baut Mohammed Awwad Al-Dabbas im Jahr 2009 das erste sehr kleine Demonstrations-Aufwindkraftwerk in Jordanien.

Seine Höhe beträgt 4 m, der Kamindurchmesser 50 cm, und die Kunststoff-Solarkollektorfläche hat 36 m². Im Innern ist ein winziger Lüfter mit einem 6 V Generator installiert.

Im selben Jahr 2009 wird auch an der Gafsa University in Tunis das erste experimentelle Aufwindkraftwerk installiert – im Rahmen des Master-Abschlusses von Z. Ibrahim.

Die Abdeckung des doppelt isolierten Kollektors wird aus Plexiglas an der Oberseite, und darunter aus Glas hergestellt, wobei Teile des Kollektors aus drei Kreisringen gebildet werden.

Zum Bau des Kamins werden 10 miteinander verschweißte Metallrohre mit einer Höhe von jeweils 1,6 m und einem Durchmesser von 20 cm genutzt, die auf 6,5 und 12,5 m über dem Boden mit Stahlseilen abgespannt sind. Zur Energieumsetzung ist eine Turbine aus Aluminium mit einem Durchmesser von 36 cm.

In Thailand wiederum arbeiten 2009 Atit Koonsrisuk und Tawit Chitsomboon im Rahmen ihrer Abschlüsse an theoretischen und numerischen Forschungen zu Aufwindkraftwerken, was im Laufe der Zeit zum Bau von vier kleinen Versuchsanlagen auf dem Gelände der Suranaree University of Technology in Nakhon Ratchasima führt.

Die experimentellen Systeme werden entworfen, gebaut und verwendet, um die Temperatur und die Luftgeschwindigkeitsprofile innerhalb des Solarkamins zu studieren.

Für jede Anlage wird auch ein numerisches Modell entwickelt, um die die Messungen und Beobachtungen mit den Ergebnissen der Simulationen zu vergleichen.

Während die 1. Versuchsanordnung ein Dach mit verstellbarer Einlaßhöhe und einen Kamin mit konstantem Durchmesser besitzt, weist die 2. ebenfalls ein Dach mit verstellbarer Einlaßhöhe auf, hat aber einen Kamin mit divergierender Spitze.

Für den 3. Versuch wird eine neuartige Dachform entworfen, die mit einem Kamin mit konstantem Durchmesser gekoppelt ist, während die 4.  Versuchsanordnung dieselbe wie die 1. ist, aber in halber Größe.

Im Mai 2009 beginnt in Jinshawan, nahe der Stadt Wuhai im Norden Chinas (Autonomes Gebiet Innere Mongolei), die Umsetzung eines 3-Phasen-Projektes, das im Laufe von drei Jahren gemeinsam von der Inner Mongolia University of Science and Technology (IMUST) und der Universidad Politécnica de Madrid konzipiert und entwickelt wurde. Federführend ist Prof. Wei Yili, dem zufolge für die Technologie und das Design bereits Patente vorliegen.

Das Aufwindprojekt, das mit 1,38 Mrd. Yuan (~ 208 Mio. $) durch ein lokales, privates Unternehmen in der Inneren Mongolei finanziert, sowie durch das chinesische Ministerium für Wissenschaft und Technologie gefördert wird, soll bis zum Jahr 2013 abgeschlossen werden - wozu es dann allerdings nicht kommt.

Zwar wird bereits im Dezember 2010 das erste Aufwindkraftwerk Chinas in Betrieb genommen, das mit einer Turmhöhe von 53 m, einem Turmdurchmesser von 18 m, und einer ovalen Kollektorfläche von 6.170 m² eine Leistung von 200 kW erreicht. Immerhin soll es pro Jahr 400.000 kWh Strom liefern und das Äquivalent von 100 t Kohle sowie 900 t Wasser einsparen. Die Planungen der Folgephasen reichen dann jedoch wesentlich weiter, denn bei Abschluß des Projekts soll mit einer abdeckten Gesamtfläche von 277 ha eine Stromerzeugungskapazität von 27,5 MW erreicht werden, wobei der erzeugte Strom ins Netz der Inneren Mongolei und der Provinz Hebei geleitet wird, das auch Beijing versorgt.

Dem Entwicklungsteam zufolge sei die wichtigste Substanz bei dieser Technologie der richtige Sand der Kollektorfläche, der die Wärme gut absorbiert und speichert, weshalb sich die weiten Wüsten im Westen der Inneren Mongolei als der perfekte Ort zum Errichten einer solchen Anlage erwiesen.

Die zweite Phase des Projekts beginnt im Februar 2011, und soll bis Dezember dauern, wobei ein  2,2 MW Kraftwerk mit 220.000 m² Kollektorfläche entstehen soll, mit einer geplanten Investition von 110 Mio. Yuan; während in der dritten Phase des Projekts zwischen Januar 2012 und Dezember 2013 ein 25,1 MW Aufwindkraftwerk mit 2,51 Mio. m² Fläche errichtet werden soll, das inzwischen auf 1,26 Mrd. Yuan beziffert wird. Leider habe ich bislang noch nicht herausfinden können, ob diese Phasen tatsächlich schon umgesetzt worden sind.

Laut einem Bericht von Mitte 2013 soll Rudolf Bergermann von Schlaich, Bergermann und Partner jedoch konstatiert haben, daß die 200 kW Anlage erhebliche Konstruktionsmängel zeigt. So sei der Turm nicht hoch genug, und die Kollektorfläche zu klein, die aus metallgefassten Glasscheiben besteht, von denen zu diesem Zeitpunkt bereits viele aufgrund von Hitzespannungen gesprungen oder zersplittert sind. Tatsächlich wollten die Wissenschaftler eigentlich einen bis zu 200 m hohen Kamin bauen, mußten ihre Ambitionen wegen eines nahe gelegenen Flughafens aber zügeln.

Im April 2014 meldet die chinesische Presse, daß das Versuchs-Aufwindkraftwerk nun schon seit fast vier Jahren erfolgreich läuft, wobei pro Tag bis zu 4.800 kWh Strom generiert wurden. Von den geplanten zwei weiteren Anlagen, die schon längst überfällig sind, ist jedoch nichts zu vernehmen. Statt dessen ist von neuen Plänen die Rede. So schlagen die Forscher beispielsweise vor, in Städten wie Peking und Shanghai die Türme gleich von Anfang an in den Kern neuer Wolkenkratzer einzubauen.

Auch Prof. Zhou Xinping von der Huazhong University of Science and Technology in Wuhan arbeitet an der Aufwindkraftwerk-Technologie. Seine Abteilung hatte schon vor ein paar Jahren die Stadtregierung in Shanghai kontaktiert und den Bau eines Solarturmes als weltweit höchste künstliche Struktur vorgeschlagen. Trotz gewissen Interesses hätten die technologischen und wirtschaftlichen Bedenken jedoch überwogen, wobei die größte Sorge der Flächenbedarf war, da für das Projekt ein Gewächshaus von mehreren Quadratkilometern erforderlich gewesen wäre.

Ebenso wird ein Vorschlag von 2010 abgelehnt, ein Aufwindkraftwerk auf dem Qinghai-Tibet-Plateau zu errichten, wo es eine reichliche und starke direkte Sonneneinstrahlung gibt, eine niedrige Lufttemperatur, sowie viele Salzseen, die als Wärmespeichersysteme dienen können.

Im Zuge unserer privaten Korrespondenz im Frühjahr 2010 informiert mich Herr Volker Korrmann von der Firma Koldaerit UG aus Waldbröl über einen neuen Ansatz für bezahlbare und wirtschaftliche 200 MW Aufwindkraftwerke.

Die bislang viel zu hohen Kosten dieses Kraftwerktyps resultieren seines Erachtens nicht nur aus den sehr hohen und breiten Türmen, sondern vor allem aus den extrem großen Glasflächen, welche die warme Luft produzieren und sogar noch teurer sind als der Turm selbst. Wegen der thermischen Spannungen bereiten sie außerdem große Probleme bei der Haltbarkeit.

Korrmann schlägt daher die Aufwind-Kombination eines Wirbel-Strömungs-Kraftwerks mit der Technik eines Hurricane Tower vor (beide Systeme sind weiter oben vorgestellt worden). Durch die Wirbel-Strömungs-Technik läßt sich der Durchmesser des Aufwindturmes auf unter 40 m reduzieren, womit die bewährte und kalkulierbare Gleitschalungsbautechnik eingesetzt werden kann, welche die Kosten des Turmes um ein vielfaches verringert.

azu sollen die riesengroßen Kollektorflächen zu einem Preis von unter 5 €/m² bereitgestellt werden können, indem Leistungsverluste zugelassen und Salzwasser als Wärmetransportmedium eingesetzt wird. Eine planierte wasserdichte schwarze Fläche wird tagsüber mit Meerwasser übergossen, das dabei nur zu einem kleinen Teil verdunstet, während der Hauptteil mit ca. 60°C in zentralen Sammelkanälen aufgefangen wird, die mit Gewächshausfolie oder schwarzer Teichfolie überdacht sind.

Die für das Aufwindkraftwerk angesaugte Luft nimmt aber nicht nur die Wärme des Wassers auf, sondern auch Feuchtigkeit, die innerhalb des Aufwindturmes auskondensiert und gesammelt werden kann.. Durch diesen Phasenübergang entsteht außerdem ein Unterdruckeffekt, welcher den Saugeffekt des Schornsteins unterstützt. Das verdunstete Wasser setzt sich wiederum zu einem kleinen Teil in der Nacht als Tau ab, und bildet damit eine Unterstützung für die parallel geplante Wüstenbegrünung.

Im Jahr 2010 wird ein praktischer Prototyp des Aufwindkraftwerk von Tarik Ahmed Sabah und Tariq Chaichan Miqdam von der University of Technology in Bagdad, Irak, errichtet.

Die Experimentalanlage wird entwickelt und gebaut, um den Einfluß verschiedener Böden in der Region von Bagdad auf die Lufttemperaturen im Kamin zu untersuchen und herauszufinden, wie ein 24-Stunden-Betrieb möglich gemacht werden kann. Standort der Anlage ist in Saydia city, westlich von Bagdad.

Getestet werden drei Arten von Untergründen: ein gewöhnlicher Betonboden, der sich während Tages aufheizt und seine Wärme in der Nacht wieder abgibt, ein schwarz gefärbter Betonboden, um bei Tageslicht mehr Wärme zu absorbieren, sowie schwarz gefärbte Kieselsteine als Wärmespeicher, womit durch Erhöhung der Turbulenzen eine effiziente Luftdurchmischung erreicht wird.

Die Anlage selbst besteht aus einem kreisförmigen transparenten Dach mit 6 m im Durchmesser, das an den Rändern 2 cm über dem Boden liegt, sowie einem zentralen vertikalen Turm von 4 m Höhe und einem Durchmesser von 20 cm, dessen Lufteinlaß 10 cm über dem Boden liegt. Die Arbeiten und Versuche an dem System werden vom August bis November 2010 durchgeführt.

Ebenfalls 2010 wird zur Durchführung experimenteller Arbeiten und Temperaturmessungen ein Aufwindkraftwerk im Versuchsmaßstab an der Universität von Zanjan im Iran gebaut.

Hier  beträgt die Kaminhöhe 12 m, und die mit Zweischicht-Polycarbonat-Platten abgedeckte Kollektorfläche hat einen Durchmesser von 10 m und besteht aus schwarzer Polyethylen-Folie.

Für die Herstellung des Kamins wird aufgrund der Hitzebeständigkeit und des niedrigen Preises ein Polyethylen-Rohr (PE) mit einem Durchmesser von 25 cm verwendet.

Die entsprechenden Veröffentlichungen tragen die Namen von A. B. Kasaeian, E. Heidari und S. N. Vatan.

Später wird in der Stadt Kerman ein 60 m hohes Prototyp-Aufwindkraftwerk gebaut, dessen Kamin einen Durchmesser von  3 m hat, während der Kollektor eine Fläche von 40 × 40 m beansprucht.

Im Jahr 2012 legen M. Najmi, A. Nazari, H. Mansouri und G. Zahedi die Machbarkeitsstudie zur Optimierung dieses Aufwindkraftwerks vor, während A. Asnaghi und S. M. Ladjevardi 12 verschiedene Standorte im ganzen Land untersuchen und zu dem Schluß gelangen, daß Aufwind-Kraftwerke mit einem Durchmesser von 244 m über das Jahr hinweg zwischen 25 und 45 MWh pro Monat erzeugen können, was für die Bedürfnisse in isolierten Gebieten ausreichen würde.

Die Wissenschaftler werden dabei von P. Saleh Izadkhast aus dem Niroo Research Institute für Energie- und Umweltforschung des iranischen Energieministeriums unterstützt.

Weitere Arbeiten werden von Majid Amidpour und seinen Kollegen an der K.N. Toosi University of Technology (KNTU) in Teheran durchgeführt.

Im Jahr 2010 beschäftigen sich auch Prof. Mohammad O. Hamdan und seine Kollegen an der United Arab Emirates University in den Vereinigten Arabischen Emiraten mit der Aufwind-Technologie. Um diese zu bewerten, wird in Al-Ain ein Prototyp aus einem 10 x10 m großen Kollektor und einem 8,25 m hohen Kamin errichtet.

Für diesen wird ein durch Stahlträger gestütztes Stahlrohr mit einem Durchmesser von 24 cm verwendet, ebenso ist die semi-durchsichtige Kunststoffabdeckung auf Stahlträgern mit einem Stahlkabelnetzwerk aufgebaut. Am Kollektorrand liegt diese 50 cm über dem Boden, im Kollektorzentrum 75 cm.

Die Aufwind-Daten werden über den Zeitraum von drei Tagen im Dezember 2011 gesammelt und anschließend mit der Vorhersage des mathematischen thermischen Modells verglichen. Den Resultaten nach wird ein Aufwindkraftwerk mit einer Kaminhöhe von 500 m und einem Kollektordach-Durchmesser von 1.000 m mindestens 8 MW Strom erzeugen. Günstig ist, daß die höchste Leistung während des Sommer erreicht wird, wenn der Bedarf in der Golf-Region auch am höchsten ist.

Im September 2010 veranstaltet die Ruhr-Universität Bochum in Kooperation mit der Bergische Universität Wuppertal die dreitägige Internationale Konferenz Solar Chimney Power Technology - SCPT 2010.

Zu den Ergebnissen zählen die Einsichten: Machbar sind Aufwindkraftwerke bis 1.500 m Höhe, und konkurrenzfähig mit Kohle-, Öl-, Gas- und Kernenergie sind sie auch, da die Baukosten geringer und die Lebensdauer mit über 100 Jahren doppelt so lang ist. Außerdem sind die Hauptbestandteile der benötigten Baustoffe – Beton und Glas – in allen Wüsten der Erde vorhanden. Dazu ist die Technik dieser Kraftwerke weitgehend wartungsfrei.

Ein weiterer Pluspunkt: Aufwindkraftwerke benötigen kein Wasser zur Stromerzeugung, sondern können im Gegenteil sogar der Salz- oder Brackwasserentsalzung dienen. Die Baukosten für ein Aufwindkraftwerk mit einem 500 m Turm, einem Kollektor von ca. 2 km Durchmesser und einer Leistung von etwa 20 MW werden zu diesem Zeitpunkt auf 150 - 200 Mio. € geschätzt.

Anfang 2011 kursiert in der Presse der futuristische  Entwurf des russischen Architekten Alexander Remizow und seinem Büro Remistudio in Moskau (s.u. Maritime Solarinseln und Habitate).

Das bogenförmige, schwimmende Hotel namens The Ark interessiert uns an dieser Stelle, weil neben PV-Arrays und Sonnenkollektoren zur Energieversorgung auch eine zentrale Tornado-Röhre eingeplant ist, deren Luftwirbel durch seitlich hineinblasenden Wind angefacht wird.

Am oberen Ende der Hohlsäule sind Windgeneratoren und Wärmepumpen installiert. Den Entwurf hat Remizows in Verbindung mit dem Programm ‚Architektur als Katastrophenhilfe’ der internationalen Architektenvereinigung UIA erstellt, während die Technik von dem Moskauer Wissenschaftler Lew Britwin konzipiert wurde, der auch energiesparende Lösungen für Raumstationen entwickelt hat.

Zur Umsetzung des Konzepts tut sich der Architekt mit einem deutschen Design- und Ingenieur-Unternehmen zusammen – und sucht nach Investoren.

Das Büro bk2a architektur aus Köln stellt im April 2011 in Zusammenarbeit mit Knüvener Architekturlandschaft und Schlaich Bergermann & Partner einen Aufwindturm als Demonstrator für neue Formen der Energiegewinnung vor.

Die Ailos benannte Landmarke in Duhamel, Saarland, verbindet die Erinnerung an die bergbauliche Vergangenheit der Region mit einem Blick in die Zukunft der Energieerzeugung.

Aiolos nutzt das Prinzip des Kamineffekts, um auf dem schwarzen, sich aufheizenden Haldenplateau die spielerische Variante eines Aufwindkraftwerks zu präsentieren, dessen Schaft weithin sichtbar ist.

Der selbst erzeugte Strom beleuchtet nachts die Landmarke.

Mitte 2011 veröffentlichen Dan Zhang, Yuelei Yang, Min Pan und Zhen Gao von der University of Ontario in Oshawa, Kanada, eine Untersuchung unter dem Titel ,Toward a Heat Recovery Chimney’, in der sie die Aufwind-Technologie mit einer Abwärmenutzung koppeln.

Etwas ominös sind Meldungen vom Oktober 2011, denen zufolge die 2009 gegründete Firmengruppe Blue Pearl International Energy Holding PLC mit Hauptsitz in London, die sich auch als ‚globale Organisation’ bezeichnet, sturm- und erdbebensichere Aufwindkraftwerke von nur 130 m Höhe (andere Quellen: 160 m) errichten will, die neben dem stromerzeugenden Kamineffekt auch das in der abkühlenden Luft oben im Turm kondensierende Wasser nutzen.

Dieses soll in die Tiefe fallen und dabei Turbinen antreiben, um den Gesamtwirkungsgrad der Anlage zu erhöhen und einen Teil des Kondenswassers der Trinkwassergewinnung zuzuführen. Das Unternehmen hätte sich die entsprechende zwölfjährige Entwicklungsarbeit des französischen Ingenieurs und Wissenschaftlers Andre Lapaix lizenzieren lassen, welche hierfür den Luftdruckunterschied ausnutzt, der innerhalb der Anlage erzeugt wird. Dies mache die Anlage unabhängig von der Außentemperatur und ermöglicht die Realisierung der Kraftwerke in fast allen Klimazonen.

Blue Pearl plant mehrere Kraftwerkstypen in verschiedenen Leistungsklassen, die unter dem Namen Everflow vermarktet werden sollen. Angefangen bei 30 MW bis hin zu 1,1 GW. Die Kosten dafür belaufen sich auf zwischen 300 Mio. € und 1,8 Mrd. €. Ende 2012 soll in Jordanien der Bau eines ersten Demonstrationskraftwerks mit einer Nennleistung von 90 MW starten.

Nach diesen üppigen Ankündigungen nimmt es nicht Wunder, daß man anschließend nichts mehr von dieser Firma hört - und leider auch nichts mehr über das Projekt in Jordanien.

Im chinesischen Wuhan wird im Oktober 2012 an der Huazhong University of Science and Technology die bereits 3. International Conference on Solar Updraft Tower Power Technology (SUTPT) abgehalten, mit verändertem Namen.

Für mich nicht überraschend - da ich fest an den Zusammenhalt der syrischen Gesellschaft glaube, ist zu erfahren, daß mitten während des mörderischen Söldnerkrieges, der gegen meine zweite Heimat angezettelt worden ist, die wissenschaftliche Arbeit ebenso weitergeht, wie der größte Teil des öffentlichen Lebens in allen Gebieten, die der Regierungskontrolle unterstehen.

Da all dies gerade jetzt geschieht, während ich dieses Update verfasse, erlaube ich mir an dieser Stelle auch das Statement, daß der Extremismus, der sich dort austobt, nicht das Geringste mit einer Religion namens Islam zu tun hat, egal wie sehr dies der Öffentlichkeit suggeriert wird! Oder genauso viel oder wenig wie die Inquisition mit der Bergpredigt...

An der Fakultät für Maschinenbau der Universität Damaskus errichten im Jahr 2011 Shadi Kalash und Wajih Naimeh das erste Aufwindkraftwerk-Modell in Syrien. Hilfe bekommen sie dabei von Salman Ajib von der Fachhochschule Höxter, Deutschland.

Der Prototyp hat eine geneigte, dreieckige Form und eine Fläche von ungefähr 12,5 m². Der Kamindurchmesser beträgt 31 cm, er ist 9 m hoch.

Um die Temperaturen von Glas, Luft und Absorptionsschicht an verschiedenen Punkten entlang des Kollektors zu messen, werden entlang der geneigten Fläche 18 Temperatursensoren installiert. Zwischen Dezember 2011 und November 2012 werden alle 10 Minuten Versuchsdaten aufgenommen – allerdings in unbelastetem Zustand, da noch keine Turbine installiert ist.

Im März 2013 berichtet die Presse, daß sich die Forscher Mark Simpson und Ari Glezer am Georgia Institute of Technology in Atlanta seit neuestem damit befassen, ein Solar-Vortex-System zu entwickeln, das den Konvektionseffekt von Wirbelwinden nutzen soll, um erneuerbare Energie zu Low-Cost-Preisen zu produzieren.

Um den Prozeß anzustoßen, wird keine zusätzliche Energie benötigt, da die Position der Rotorblätter der innen liegenden Turbine dabei helfen, den Wirbel spontan zu starten.

Derzeit haben die Forscher eine kleine Version des Wirbels von 1 m Höhe gebaut, deren Turbine mit nicht mehr als einem solar beheizten Metallblech ein paar Watt Leistung abgeben kann.

Berechnungen legen allerdings nahe, daß eine 10 m durchmessende Turbine in der Lage ist, 50 kW Leistung zu erzielen, außerdem schätzt das Team, daß der durch das System erzeugte Strom 20 % billiger als Strom aus Wind, und 65 % billiger als Solarstrom produziert werden kann.

Die Wissenschaftler versuchen nun an eine Förderung der advanced Research Projects Agency Energy (ARPA-E) zu kommen, um innerhalb von zwei Jahren eine 10 kW Anlage zu entwickeln und zu errichten. Längerfristig wird sogar an ein 50 kW Modell gedacht.

Die jüngste Pressemeldung über neue Projekte, die mit beim aktuellen Update vorliegt, stammt vom November 2014.

Der schwedische Luftfahrtingenieur und Rekord-Ballonfahrer Per Lindstrand geht dem Bericht zufolge davon aus, daß sein britisches Unternehmen Lindstrand Technologies Ltd. in der Lage ist, einen 1 km hohen aufblasbaren Turm zu errichten, der nur 20 Mio. $ kosten würde. Die Firma ist u.a. für ihre HiFlyer bekannt, mit Helium gefüllte Fesselballons, an attraktiven Standorten (wie z.B. in Berlin-Mitte) den Passagieren einen ganz besonderen Übersichts-Blickwinkel erlauben.

Lindstrands Interesse am Aufbau eines Aufwindkraftwerk war ein paar Jahre zuvor geweckt worden, als er von David Rabanus, Instrumentengruppenleiter des ALMA-Radioteleskops (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) auf die Problematik der Stromversorgung der Anlage in der chilenischen Atacama-Wüste, 5.000 m über dem Meeresspiegel, angesprochen wurde.

Besonders der Fakt, daß Aufwindkraftwerke völlig ohne Wasser auskommen, macht sie für diesen Standort ausgesprochen geeignet, an dem es extrem wenig Wasser gibt. Da die Region auch erdbebengefährdet ist, kommt zwar kein 1.000 m hoher Zement- und-Stahl-Turm in Frage, doch gegen einen aufblasbaren Turm, der einem Beben fast jeder Größe leicht widerstehen kann, ist nichts einzuwenden.

Patrick Cottam, Promotions-Student am University College London, übernimmt es im Rahmen seiner Diplomarbeit, eine Machbarkeitsstudie für ein aufblasbares Aufwindkraftwerk zu erstellen. Der zunächst von Lindstrand und University College London finanzierte Cottam gewinnt eines der begehrten Industrie-Stipendien der ,Royal Commission for the Exhibition of 1851’, sodaß er mit insgesamt 65.000 £ genügend Mittel hat, um 4 Jahre lang zu erforschen, wie ein aufblasbarer Solarkamin am besten zu bauen ist.

Cottam zufolge würde niemand sonst an einem Stoff-Turm arbeiten. Tests mit einem 3,5 m großen Modell sollen ihm dabei helfen, einen Turm zu entwerfen, der gegenüber Windbelastungen stabil ist. Anschließend ist der Bau und die Durchführung von Tests an einem zweiten, größeren Prototyp geplant, der zwischen 10 und 20 m hoch sein wird. Cottam erwartet, die Forschung im nächsten Jahr beenden zu können.

Der durch Spanndrähte stabilisierte Entwurf basiert auf einem modularen Aufbau, bei dem sich Stoffbahnen mit heliumbefüllten Ringen abwechseln. Wird der Wind zu stark, könnte der Turm vorübergehend entleert werden, ebenso können die Ebenen für Reparaturen gesenkt werden, um Lecks zu reparieren. Welches Material für den Turm letztlich verwendet wist, ist noch nicht klar – es muß aber bis zu 20 Jahr lang Verwitterung, Sandabrieb und hartes UV-Licht aushalten können.

Wenn alles nach Plan verläuft, hofft Lindstrand darauf für das ALMA eine 180 MW Anlage mit einem 1.000 m hohen Kamin und einem Kollektor von 7 km im Durchmesser errichten zu können. Die Sternwarte selbst benötigt zwar nur 3 MW, aber die zusätzliche Leistung könnte leicht an die nahe gelegenen Bergbaufirmen verkauft werden.

Ein Literaturhinweis zum Abschluß:
Unter dem Titel Gottes Kleiner Finger erscheint 2012 die deutsche Übersetzung eines Thrillers von Risto Isomäki, in dem es hauptsächlich um ein Aufwindkraftwerk geht! Und dies in einer äußerst spannenden Form... mit einem unerwarteten, aber sicherlich denkbaren Plot. Sehr zu empfehlen.

Eine ebenfalls empfehlenswerte Seite mit viel Berichten, Patenten, Dokumenten und Doktorarbeiten zu Aufwindkraftwerken und Meteorologischen Reaktoren stammt von Renaud de Richter: http://www.aufwindkraftwerk.org

Abwindkraftwerk

Die Idee des Downdraft Energy Tower - in Deutschland auch als Fallwind-Kraftwerk bekannt - geht ursprünglich auf den amerikanischen Physiker Phillip R. Carlson aus Pasadena im Jahr 1965 zurück, damals Mitarbeiter der Lockheed Aircraft Corp. im kalifornischen Burbank.

Das Unternehmen beantragt das US-Patent dafür jedoch erst 1974. Erteilt wird es unter dem Titel Power generation through controlled convection (aeroelectric power generation) im Jahr 1975 (US-Nr. 3.894.393).

Das Prinzip des Abwindkraftwerks ist einfach: Am Kopf des Turmes versprühen Düsen etwa 3 m³ Meerwasser pro Sekunde. Das Wasser verdunstet, wodurch die Luft abkühlt und in dem Schacht hinunterströmt. Auf 12°C gekühlte Luft ist beispielsweise um rund 4 % schwerer als die Umgebungsluft.

Bis zum Boden soll der Fallwind eine Geschwindigkeit von bis zu 80 km/h erreichen und die dort plazierten Turbinen antreiben.

Gad Assaf aus Rehovot, Israel, meldet gemeinsam mit Lucien Bronicki im Jahr 1980 ein etwas komplizierter aufgebautes System unter dem Titel Method of and means for generating electricity in an arid environment using elongated open or enclosed ductes an (US-Nr. 4.801.811, erteilt 1989). Als Bevollmächtigter tritt eine Firma Geophysical Engineering Co. auf. Ein weiteres Patent wird 1982 unter dem Namen Method and means for lifting water and generating power therefrom angemeldet (US-Nr. 4.475.342, erteilt 1984).

1982 wird Assafs Konzept von dem Technion-Prof. Dan Zaslavsky aufgegriffen, als dieser am Toten Meer gemeinsam mit der Firma Ormat Ltd. an einem Solarteich-Projekt arbeitet. 1983 legt er dem israelischen Energieministerium einen zweibändigen Bericht darüber vor. Das Projektteam an der Technion Haifa wird in der Folgezeit hauptsächlich durch das Ministeriums für nationale Infrastruktur (ehemals Ministerium für Energie) unterstützt, und durch Beiträge der amerikanischen Technion Society - Baltimore Chapter, verschiedenen Forschungsstiftungen und dem Technion selbst finanziert. Auch die Israel Electric Corporation engagiert sich finanziell und fachlich. Das eingesetzte Bewertungskomitee kommt zwar zu einem positiven Ergebnis, an eine Umsetzung geht man dennoch nicht.

Bis weitere Schritte gemeldet werden, vergeht dann ein ganzes Jahrzehnt, denn erst im Juni 1993 berichtet die Presse von einer (neuen) Anfrage an das israelische Industrieministerium, um für erste Forschungen 5 Mio. $ zur Verfügung zu stellen. Anschließend sollen die Modellrechnungen mittels einer 90 MW Pilotanlage belegt werden, deren Kosten auf rund 25 Mio. $ beziffert werden. Die inzwischen  auch als Sharav Sluice Energy Tower bezeichnete Anlage würde aus einem Turm von 1.000 m Höhe und einen Durchmesser von 400 m bestehen. Die nach unten sinkende schwere Luft beschleunigt auf eine Geschwindigkeit von 80 km/h, und erzeugt den Strom beim Austritt an der Turmbasis durch 52 Turbinen.

Eine Anlage der genannten Größe würde pro Jahr bis zu 80 Mrd. kWh Strom erzeugen. Allerdings geht etwa ein Viertel bis die Hälfte dieser Leistung für den Betrieb der Pumpen verloren, mit denen das zur Verdunstung notwendige Meerwasser in die Höhe gefördert werden muß. Weitere Probleme verursacht das im Wasser gelöste Salz – man rechnet mit rund 300 t Salz pro Stunde, die mit riesigen Förderanlagen weggeschafft werden müßten. Außerdem besteht eine hohe Korrosionsgefährdung. Trotzdem kommt auch diesmal eine Bewertungskommission zu einem positiven Ergebnis, ohne daß mehr passiert.

Die Firma Sharav Sluices Ltd. aus Haifa beantragt 1997 das erste Patent unter dem komplizierten Namen Renewable resource hydro/aero-power generation plant and method of generating hydro/aero-power (US-Nr. 6.510.687, erteilt 2003). Als Erfinder werden neben Zaslavsky und Guetta noch vier weitere Personen benannt. 2002 beantragen Zaslavsky und seine Kollegen übrigens ein weiteres Patent unter dem gleichen Namen, das sie ein Jahr später erteilt bekommen (US-Nr. 6.647.717).

Das Unternehmen ist eine Tochtergesellschaft der Firma Dimotech, die wiederum eine Tochtergesellschaft der Technion-Stiftung für Forschung und Entwicklung ist. Die Dimotech überträgt ihre gesamten Anteile an Zaslavsky, während 10 % der Sharav Sluices in den Händen der amerikanischen Firma Tower Power liegen.

Auf Anfrage des israelischen Ministeriums für nationale Infrastruktur wird im Jahr 1999 eine 13-bändige Zusammenfassung abgeschlossen, die insgesamt etwa 2.500 Seiten umfaßt. Nachdem das Projekt von über 70 Wissenschaftlern und Technikern des indischen Technology, Information, Forecasting and Assessment Council (TIFAC) überprüft wird, wendet sich dieses im Mai 2000 an die israelische Regierung, um beim Bau einer Demonstrationsanlage zu kooperieren und das Projekt dann gemeinsam zu vermarkten.

Eine Gruppe am indischen Forschungsinstitut TERI in New Delhi führt 2002 eine erste Bewertung der wahrscheinlichen Standorte für die Abwind-Energietürme in Indien durch.

Im Laufe der Folgejahre werden an der Technischen Universität Haifa über 100 Versuche an Modellen von bis zu 21 m Höhe und 2,1 m Durchmesser durchgeführt, ohne daß irgendwelche Details bekanntgegeben oder Fotos gezeigt werden, und in der Presse hört man erst Anfang 2008 wieder etwas neues über das Abwindkraftwerk, als gemeldet wird, daß ein (ungenannter) amerikanischer Konzern nun das Zaslavsky-Patent kaufen will.

Das Interesse an der Innovation ist groß, weil das System den Strom mit salzigem Meerwasser produziert, welches dann mit eben diesem Strom entsalzt und als Trinkwasser für Menschen sowie für die Bewässerung genutzt werden kann. Es werden Gespräche über den Bau einer Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 50 MW geführt, deren Bau etwa 135 Mio. $ kosten würde.

Insgesamt fließen bis 2009 über 150 Mannjahre in die Projektentwicklung, was einem Gegenwert von etwa 10 Mio. $ entsprechen soll. Die Ergebnisse der Arbeiten schlagen sich in inzwischen 30 Bänden nieder – die allerdings nur in Hebräisch vorliegen. Sie beinhalten die Berechnungsmethoden, die Ergebnisse Windkanal-Tests sowie die tatsächlich erfolgten Prüfungen eines Demonstrations-Energy-Towers im Maßstab 1:60 (120 cm Höhe) und des Tröpfchen-Verhaltens.

Der Israelisch-Indische Lenkungsausschuß, der zu diesem Zeitpunkt den Aufbau eines Energy-Towers im Bundesstaat Gujarat untersucht, entscheidet sich dafür, zuerst einmal eine Demonstrationsanlage im Maßstab 1:3 zu errichten, bevor ein Turm in kommerzieller Größe gebaut werden soll. Die Größe der Demo-Anlage wird auf 400 m Höhe und 150 m Durchmesser – oder 600 m Höhe und 100 m Durchmesser – festgelegt, mit einer Netto-Energieproduktion von 6,5 - 10 MW. Was etwa 50 Mio. $ kosten würde, während ein gleich großer Betrag für die bis dahin noch erforderlichen Entwicklungsarbeiten benötigt wird. Für die nächsten zwei Jahre wird ein Budget von bis zu 3 Mio. $ vorgesehen, an dem sich die beiden Partner je zur Hälfte beteiligen.

Veränderungen bei der indischen Ministerialverwaltung verursachen dann aber große Verzögerungen - und sogar die Beteiligten selbst (auf israelischer Seite) können nicht herausfinden, was hinter der indischen Weigerung steckt, den sehr positiven Bericht einer Tochtergesellschaft des Konzerns TATA über den Energy-Tower zu veröffentlichen.

Die israelische Infrastruktur-Ministerium läßt derweil von Alstom-HydroPower eine groß angelegte Einheit von etwa 350 MW und einem 1.200 m hohen und 400 m durchmessenden Turm entwerfen. Eine derartige Anlage wäre mit 100 Stück 7 MW Turbinen von jeweils 30 m im Durchmesser ausgestattet, die in zwei Reihen übereinander installiert sind.

Im März 2012 verlautet, daß Zaslavsky das Konzept inzwischen gemeinsam mit Rami Guetta weiterentwickelt habe, der sich bereits in seiner Dissertation von 1993 mit der Thematik beschäftigt hatte. Die Energie zum Hochpumpen des Wassers soll nun durch die zusätzliche Installation vertikaler Windenergieanlagen bereitgestellt werden. An diesen Arbeiten beteiligt sich auch ein (ungenanntes) Forschungsinstitut aus Indien.

Die Patente hierfür namens Efficient energy conversion devices and methods sowie Atmospheric energy extraction devices and methods werden 2011 von dem im Jahr 2010 gegründeten amerikanischen Privatunternehmen Clean Wind Energy Tower Inc. (CWET) aus Annapolis, Maryland, beantragt, das zwischenzeitlich die Fortführung des Zaslavsky-Projekts übernommen hat (US-Nr. 8.120.191 sowie Nr. 8.517.662, erteilt 2012 bzw. 2013). Als Erfinder wird ein John Hanback aus Flint Hills, Virginia, benannt.

Zwei weitere Patentanmeldungen von 2011 tragen die Nummern US-Nr. 13/027409 und 13/947625, wobei in letzterer als Erfinder Stephen L. Sadle aus Crownsville in Maryland, sowie der CWET-Chef Ronald W. Pickett aus Wrightsville Beach, North Carolina, genannt werden. Dieses Patent ist inzwischen erteilt worden (US-Nr. 8.727.698, 2014).

Die Firma scheint das Konzept großer Abwindkraftwerke mit der Technik des weiter unten erwähnten japanischen Zena-Turm-Projekts kombinieren zu wollen. Die Umsetzung und Vermarktung soll mittels der Clean Wind Energy Inc. erfolgen, einer hundertprozentigen Tochtergesellschaft der CWET. Bereits im Februar 2012 hatte man beim US-Innenministerium die Genehmigung beantragt, einige Parzellen in San Luis, Arizona, zu leasen, um dort mit dem Bau von zwei Downdraft-Towers und einem Komponenten-Montagewerk dafür zu beginnen. Die Stadt mit 26.000 Einwohnern liegt rund 32 km südwestlich von Yuma, in eineg heißen und trockenen Gegend an der Grenze zu Mexiko und nahe dem Meer. Die beiden Türme sollen stündlich jeweils bis zu 1.250 MWh produzieren, was zusammengenommen den Strombedarf von bis zu 1,6 Millionen Haushalten in Kalifornien und Arizona decken soll.

Weitere mögliche Standorte bestehen an der Küste von Westafrika, West-Australien, Nord-Chile, Namibia, dem Roten Meer, dem persischen Golf und den Golf von Kalifornien.

Im November 2012 gibt die CWET bekannt, daß sie eine Investorenvereinbarung mit der Deer Valley Management LLC mit Sitz in White Plains, New York, abgeschlossen habe, die es dem Unternehmen ermöglicht, bis zu 5 Mio. $ Investitionsmittel zu erhalten.

Im März 2013 ändert das Unternehmen seinen Namen in Solar Wind Energy Tower Inc. (SWET) – und im Dezember erhält die Firma von der Stadt San Luis die Entwicklungsrechte für die beiden in Arizona geplanten Türme. Daneben wird auch noch eine Absichtserklärung für den Kauf eines 1.280 Hektar großen Geländes in Mexiko für zwei weitere Türme unterzeichnet.

Inzwischen wird mit einer Ausbeute von 600 MWh im Stundenmittel gerechnet, womit – abzüglich des Eigenverbrauchs, um den Turm zu betreiben – eine für das Netz verfügbare tatsächliche Ausbeute von rund 435 MWh verbleibt. Die geschätzten Kosten pro Turm betragen 1 Mrd. $, plus weiteren 100 Mio. $ für eine Wasser-Pipeline aus Mexiko, sowie einem noch unbestimmten Betrag, um eine Entsalzungsanlage zu bauen. Es gelingt der SWET schwergewichtige Partner anzuziehen, darunter GE Energy und das bekannte Bauunternehmen Whiting-Turner Contracting Co., der Bau wird für das Jahr 2018 anvisiert.

Die SWET, deren Aktien nach einem Hoch von 32 Cent vor zwei Jahren inzwischen für nur einen Cent pro Aktie gehandelt werden, stellt nun klar, daß man nicht vorhabe, die massiven Strukturen selbst zu bauen, statt dessen will man die Technologie in Lizenz vergeben, potentielle Standorte bewerten und Entwicklungs- und Lizenzgebühren kassieren, wobei von jährlichen Lizenzeinnahmen pro Turm in Höhe von 18 Mio. $ ausgegangen wird.

Ebenfalls im März 2013 wird eine Zusammenarbeit mit der Firma Providence Energy Corp. aus Dallas, Texas, bekanntgegeben. Außerdem berichtet die SWET von diversen Veränderungen beim Design des Abwindkraftwerks, die in den vergangenen Monaten durchgeführt wurden, um die zu erwarteten Kapitalkosten zu verringern, und sowohl Leistung als auch Gesamtbetriebseffizienz zu erhöhen. Dazu gehören eine Absenkung der Turmhöhe von 1.000 m auf 675 m, eine neue, dynamische Form mit einer breiteren Basis von 500 m im Durchmesser und einer oberen Öffnungsweite von 360 m, sowie verlängerte Austritts-Windschächte für nur noch 25 statt 52 Turbinen. Jeder Turm würde 610 MW Strom erzeugen, von denen die Anlage selbst etwa 100 MW verbraucht.

Wohlgemerkt: Bislang hat die Solar Wind Energy Tower Inc. nur ein einziges physikalische Modell in extrem verkleinerten Maßstab vorzuweisen, das ganze 120 cm hoch ist.

Im April 2013 folgt eine strategische Partnerschaft mit der Firma Commonwealth Dynamics Inc., welche in Zusammenarbeit mit der Whiting Turner Contracting Co. den Turm in Form einer hyperbolischen dünnwandigen Betonstruktur optimiert hat, um Kosten und Aufbauzeiten zu reduzieren, und leicht verfügbare Baumaterialien zu nutzen.

Im gleichen Monat des Folgejahres 2014 wird die endgültige Standortwahl innerhalb der Stadt San Luis bekanntgeben und die Option einer Kaufvereinbarung für 240 ha unterzeichnet (andere Quellen: 600 ha). Der Rat der Stadt beschließt, das für den Betrieb des Turms benötigte Wasser für einen Mindestzeitraum von 50 Jahren bereitzustellen. In der Presse wird von einem 1,5 Mrd. $ Projekt gesprochen, einer Turmhöhe von 686 m, und einer Stundenleistung von 435 MWh im Jahresdurchschnitt, mit sommerlichen Spitzen von bis zu 1.200 MWh. Die Aktie der Firma steigt daraufhin um 57 % auf 1,3 $-Cents.

Mit der National Standard Finance LLC wird im Mai 2014 ein Joint-Venture vereinbart, in dessen Rahmen der neue Partner zum Lead-Investor und Miteigentümer an dem Projekt in San Luis wird. Dabei soll der Partner den Kauf der benötigten Geräte und Anlagen sowie die Entwicklungskosten finanzieren, und das Gerät mit einer 20-jährigen Laufzeit an die SWET verleasen. Zeitgleich wird eine Absichtserklärung mit der in Florida beheimateten Invest Africa Inc. abgeschlossen, bei der es um die Vermarktung der Abwindtechnologie in Nigeria, Botswana und Namibia geht. 

Im Juni 2014 wird eine Finanzierungsvereinbarung mit der JDF Capital Inc. in Höhe von gut 1,5 Mio. $ bekanntgegeben, und im Juli folgt die Meldung, daß die zwischenzeitlich gegründete (?) Tochtergesellschaft Arizona Green Power LLC einen Nutzungs- und Dienstleistungsvertrag mit dem Arizona Alternative Energy Center LLC (AAEC) abgeschlossen habe, bei dem das AAEC für das Turm-Projekt in San Luis bis zu 100 Mio. $ Entwicklungskapital beschaffen soll, und zwar in Form eines Fünf-Jahres-Darlehens aus dem Federal EB-5 Visa Direct Investment Program, bei dem mit US-Bundesmitteln die Schaffung von Arbeitsplätzen und das Wirtschaftswachstum von US-Städten und in anderen Landkreisen angekurbelt wird.

Nachdem der Stadtrat von San Luis im September den Standort einstimmig als industrielle Zone genehmigt, hofft das Unternehmen, das Projekt bereits im Jahr 2015 starten zu können, um im Jahr 2018 mit der Stromerzeugung zu beginnen.

Die jüngste Meldung beim aktuellen Update stammt vom Oktober 2014 und besagt, daß die SWET auch das zweite Turm-Projekt in Mexiko intenstiv verfolgt. Nun habe man mit dem privaten Grundstückseigentümer eines 505 ha großen Standorts in San Luis Rio Colorado, Sonora, und damit ganz in der Nähe des ersten Turmstandorts in Arizona, einen ,Letter of Understanding’ unterzeichnet.

Ich gespannt, ob ich das nächste mal einen Erfolg – oder einen Konkurs zu vermelden habe.

Mit einen weiteren Abwindkraftwerk, dessen Funktion ich jedoch nicht ganz nachvollziehen kann, beschäftigt sich die 1997 (oder 1998) gegründete japanische Technologiefirma ZENA System Co. Ltd. aus Nagatoishi.

Auf ihrer Homepage schreibt sie, daß das System den unregelmäßigen und aus jeder Richtung wehenden Wind sammelt, komprimiert und beschleunigt – wobei nur der Wind Tower selbst sichtbar ist, während die Turbinenschaufeln unterirdisch und der Generator auf Bodenniveau installiert sind.

Außerdem soll das System einen neuen Energiespeicher nutzen, der eine in hochreinem Wasser verdünnte, konzentrierte Vanadium-Lösung verwendet - womit möglicherweise eine Vanadium-Redox-Flow-Batterie gemeint ist (s.d.).

Im Jahr 2004 entscheidet sich das Unternehmen, das Wind Tower System zu seiner Haupttätigkeit zu machen.

Ende 2006 wird das Patent für ein Wind Tunnel Power Generation System beantragt, Ende 2008 veröffentlicht, und Mitte 2009 in weiteren 24 Ländern angemeldet (bislang nicht verifiziert.

Zu diesem Zeitpunkt kündigt ZENA an, in Ichihara-Sugitani, Provinz Shigaken, einen sechseckigen, 50 m hohen und 27 m durchmessenden Wind Tower bauen zu wollen. Bislang ist davon aber noch nichts festzustellen.

In Deutschland beantragt übrigens der Erfinder Georg Künstler aus Böhl-Iggelheim 2002 das Patent für ein Abwindkraftwerk, das zumindest in seiner englischen Version einen sehr aufwendigen Titel trägt: Downdraft power unit for producing cool air and condensing water has starter cooling unit rotor and generator at top of a chimney (DE-Nr. 10220055, erloschen 2010). Schritte zu einer Umsetzung gibt es keine.

 

Nach diesen gigantischen Systemen zur Windkraftnutzung kommen wir anschließend zu neuartigen Designs und innovativen Rotorformen – sowie zu dem besonderen Thema Windenergie und Architektur.

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