TEIL C

Neue Designs und Rotorformen (VI)

2009

Im Februar 2009 wird der Industriedesigner Ange Salomon aus Spanien als Teilnehmer des core77 Designwettbewerbs bekannt, bei dem er ein Windkraftkonzept vorstellt, das sogar einige Chancen auf eine Umsetzung hat - auch wenn es bislang noch nicht dazu gekommen ist.

Das HydroWind genannte 12 V System von ist in erster Linie für Camper gedacht, die damit ihre Handys, MP3-Player oder LED-Lampen versorgen sollen, und läßt sich daher auch schnell auf- und wieder abbauen.

Sogar der blütenförmige Rotor selbst ist zusammensteckbar, wodurch das ganze Gerät auch leicht zu transportieren ist.

Interessanterweise kann man den wasserdichten 12 V Rotor-Generator aber auch in einem Bach oder Fluß betreiben – daher der Name –, wenn nicht genügend Wind weht.

Der Designer Djordje Cukanovic aus Serbien wiederum präsentiert im gleichen Monat mit dem Light Flower System eine autonome Beleuchtung für Gartenwege u.ä., deren interne Akkus sich durch jeden Windstoß wieder neu aufladen.

Der Rotor selbst sei sehr empfindlich und würde selbst die kleinste Brise nutzen.

Ein automatischer Dämmerungsschalter sorgt dafür, daß sich das Licht nach Sonnenuntergang selbständig anschaltet.

Lustig finde ich auch das Konzept eines klappbaren Elektrofahrrads, das der Designer Ben Lai im März 2009 vorstellt.

Sein Energy Harvesting Intermode Transport System (E.H.I.T.S.) ist das bislang wohl grünste und futuristischste Fahrrad zugleich - da es nicht nur selbst pedalbetrieben ist, sondern gleichzeitig auch noch ein mobiles Kraftpaket darstellt, mit der Fähigkeit, Strom aus gleich zwei erneuerbaren Energien zu erzeugen.

Nicht nur, daß der Körper des High-Tech-Bikes mit eingebetteten Solarzellen gespickt ist, auch die nabenlosen Räder des Fahrrads agieren als eingebaute Windkraftanlage, die Strom nicht nur erzeugt, wenn das Fahrrad in Bewegung ist, sondern auch, wenn es stationär aufgebockt ist.

Die erzeugte Energie wird in einem Akku-Pack gespeichert der in der Nähe der Pedale installiert ist.

Im Jahr 2008 wird auch das Design Triton vorgestellt, eine autonome Warn- und Orientierungs-Boje für den Einsatz auf See, die von Hakan Gürsu und seinem in Ankara beheimateten Büros Design Nobis konzipiert worden ist, aus dem – unter vielem anderen – auch das außerordentliche Solarschiff Volitan stammt (s.d.).

Die Boje nutzt die Sonne und den Wind, um sich mit Energie zu versorgen, und der Name Triton, der kleine Meeresgott und Sohn des Poseidon, symbolisiert Selbstvertrauen, Haltbarkeit und die perfekte Harmonie mit der Umwelt. Die Umsetzung dieser hehernen Ansprüche erfolgt durch einen vertikalen 3-Blatt-Rotor, dessen Blätter gleichzeitig mit Solarzellen laminiert sind.

Der Entwurf wird umgehend beim Design Turkey 2008 Wettbewerb ausgezeichnet, einen weiteren Preis gibt es beim A’ Design Award 2012.

Eine Art Variante ist die solarbetriebene schwimmende Seelaterne ConSoLight, die als Konzept für die Fischerei gedacht ist und als Markierungsleuchte oder Angelausrüstung dient. Das Gerät sammelt mit seinen Solarzellen den ganzen Tag über Sonnenlicht, um es in der Dunkelheit in Licht auf und/oder unter der Wasseroberfläche umzuwandeln.

Das ConSoLight - das allerdings keine Windkraft nutzt - hat eine Höhe von 1 m, wenn das System geschlossen ist, während sich die Laterne als schwimmendes offenes System auf bis zu 2 m verlängert. Der Benutzer kann die Laterne im geschlossenen Modus auf dem Boden plazieren, wo sie Sonnenenergie absorbieren kann, und sie dann öffnen und ins Wasser bringen, wenn sie einsatzbereit ist.

Nicht ganz nachvollziehbar finde ich dagegen eine Erfindung von James ,Jim’ Boswell aus Fresno, Kalifornien, die im Februar 2009 in den Fachblogs präsentiert wird, denn hierbei soll es sich um eine ‚Windturbine’ handeln (die auch so aussieht), die aber völlig ohne Wind auskommt. Statt dessen soll ein ‚elektromagnetisches Phänomen’ die ununterbrochene Leistungsabgabe ermöglichen. Die Windrad-Form hat Boswell deshalb gewählt, um die Produkt-Klassifizierung und die damit einhergehende Förderung bei ihrer Installation zu behalten.

Das B800 genannte Modell soll 15.000 $ kosten und rund 3 kW produzieren, während das mehr für kommerzielle Anwender gedachte Modell B1500 einen Output von 30 kW besitzen soll (keine Preisangabe). In Zukunft sind aber auch Anlagen bis 4 MW geplant.

Boswell, der eigenen Angaben zufolge vor einigen Jahren als Hochspannungstechniker einen schweren Unfall hatte – einen 16.000 V Schlag, der ihn zu Boden fallen ließ, wobei er diverse Knochenbrüche erlitt –, und der sich nun in Fresno als Bürgermeisterkandidat aufstellen läßt, behauptet, daß er seit 2007 schon mehrere Hundert seiner Anlagen erfolgreich installiert habe (?), davon einige Dutzend in den USA. Auch sein eigenes Haus würde er mit einer derartigen Anlage versorgen. Die Produktion erfolgt in Zusammenarbeit mit einer Firma in China, wo seine Anlagen bereits eine Fabrik in Shanghai komplett mit Strom versorgen.

Doch auch auf einem im April 2009 veröffentlichten Video, auf dem Boswell seinen originalen 5,3 kW Prototyp zeigt, kann man nicht erkennen, wie das System arbeitet. Möglicherweise handelt es sich bei Boswell daher um einen Hochstapler – was sich Jahre später auch bestätigt: In einem anonymen Forumseintrag vom November 2012 ist zu lesen: „Ich finanzierte Jim Boswell und arbeitete mit ihm. Dieser Kerl stahl eine ziemliche Menge Geld von mir und ist der größte Betrüger, den ich je getroffen habe.“ Den Rest der Geschichte kann man sich wohl sparen.

Im Februar 2009 meldet der Erfinder Avi Efratyi aus Har Adar in Israel das Patent für einen Windpark an, dessen zusammengeschaltete Anlagen mit Hilfe von Hydraulikmotoren oder Turbinen einen unter Druck stehenden Hydraulikfluß schaffen, der am Boden plazierte elektrische Generatoren antreiben soll (US-Nr. 8.669.671, erteilt 2014; vgl. Priorität IL-Nr. 189.765 von 2008). Über diesen technologischen Ansatz werde ich weiter unten noch ausführlicher zu sprechen kommen.

Im Stadium der Markteinführung befindet sich bereits eine Aufdach-Windkraftanlage, die im April 2009 erstmals auf der Windpower conference in Chicago vorgestellt wird.

Der getriebelose Wind Cube der 2006 in Akron, Ohio, von Mark L. Cironi gegründeten Firma Green Energy Technologies LLC beruft sich auf das Bernoulli-Prinzip, und soll 60 kW leisten. Eine Doppelversion mit 120 kW wird ebenfalls angeboten.

Durch den strömungsoptimierten Trichter mit den Maßen 6,6 x 6,6 x 3,5 m soll der 4,5 m durchmessende 5-Blatt-Rotor bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten anlaufen und dabei das Doppelte eines gleichgroßen Rotors ohne Trichter erwirtschaften.

Die erste kommerzielle Anlage wird zu einem Preis von 279.000 $ auf einem Industriegebäude der Firma Crown Battery installiert, in den Auftragsbüchern der Firma sollen aber schon Hunderte weiterer Order stehen. Freunde und Familienangehörige haben bereits 1,5 Mio. $ in die Firma gesteckt, um die Forschungsarbeiten zu finanzieren, weitere 2 Mio. $ steuerte das Bauunternehmen Roth Bros. Inc. aus Ohio bei.

Green Energy behauptet, ein vollständig ausgestattetes Werk zu haben, und beabsichtigt, im Juli 2009 mit der Produktion von 32 Geräten pro Woche zu beginnen. Was dann auch die letzte Meldung ist, die man von dem Unternehmen je hört.

Paul Gipe berichtet allerdings im Juli 2013, daß der Wind Cube Ende 2012 in Wind Sphere umbenannt wurde. Nun soll eine 35 kW Turbine mit 10 m großem Rotor 150.000 - 225.000 $ kosten. Doch auch jetzt ist nicht das Geringste über weitere Geschäftserfolge zu finden.

Im April 2009 erfolgt eine Veröffentlichung, die schon seit langem überfällig ist – bzw. die ihr zugrunde liegende Untersuchung. In Schoondijke, Teil der windreichen niederländischen Provinz Zeeland, werden über einen Zeitraum von einem Jahr zwischen dem 1. April 2008 und dem 31. März 2009 neun kleine Windenergieanlagen im realen Einsatz getestet.

Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit in diesen 12 Monaten von 3,8 m/s wird der tatsächliche Energieertrag gemessen. Drei weitere Windmühlen fallen aus verschiedenen Gründen aus (Swift von Fenergy Den Haag, Windwalker 2 von Mensonides/Multicare Beheer BV, und Raum von einem nicht genannten Hersteller).

In Auftrag gegeben und finanziert wird der Test von dem Unternehmen Delta N.V., der Windenergie-Kooperative Zeeuwind, der Provinz Zeeland, der Gemeinde Sluis sowie Greenlab (einer Partnerschaft zwischen dem holländischen Energieunternehmen Eneco und dem Stromanbieter Greenchoice). Die Durchführung übenimmt das Ingenieurbüro Ingreenious BV aus Voorburg, das auch an der Entwicklung einer eigenen Windturbine arbeitet, die Ende 2009 oder Anfang 2010 ihre Produktreife erlangen soll.

Die Ergebnisse der neun Anlagen, von denen einige in der vorangegangenen Übersicht genannt werden, sind in der folgenden Tabelle dargestellt – mit Art, Durchmesser, Verkaufspreis, Jahresertrag und durchschnittlicher Ausgangsleistung. Außerdem wird berechnet, wie viele der jeweiligen Anlagen benötigt werden um den durchschnittlichen Jahresbedarf einer holländischen Familie von 3.400 kW/h zu decken, und wie hoch die hierfür benötigte Investition wäre:

Produkt / Hersteller		Art	Ø (cm)	Preis (€)	Ertrag (kWh/a)	Ø Output (W)	Benötigte Anzahl	Gesamtpreis (€)
Energy Ball v100 Home Energy BV		Darrieus-Ball	100	4.304	73	8,3	47	202.288
Ampair 600 Eco-Energy - Rietpol		Standard 3-Blatt-Rotor	170	8.925	245	28,0	14	124.950
Turby Turby BV		Darrieus mit 3 verwundenen Blättern	200	21.350	247	28,1	14	298.900
Airdolphin Bettink service & Onderhoud BV		Standard 3-Blatt-Rotor	180	17.548	393	44,8	9	157.932
WRE.030 CFC wind + Energy BV		Darrieus/Savonius-Kombination, in zwei um 90° versetzen Lagen	250	29.512	404	46,0	9	265.608
WRE.060 CFC wind + Energy BV		Darrieus mit drei geraden Blättern	330	37.187	485	55,4	7	260.309
Passaat Fortis Windenergy		Standard 3-Blatt-Rotor	312	9.239	578	66,0	6	55.434
Skystream 3.7 AquaSolar		3-Blatt-Rotor mit sichelförmigen Blättern	370	10.742	2.109	240,7	2	21.484
Montana Fortis Windenergy		Standard 3-Blatt-Rotor	500	18.508	2.691	307,0	2	37.016

Die zumeist enttäuschenden Ergebnisse bestätigen bereits zuvor durchgeführte Analysen, daß Kleinkraftwerke eine grundlegend fehlerhafte Technologie darstellen.

Im vorliegenden Fall wird dies durch den Fakt belegt, daß eine in der Nähe stehende, relativ große Windkraftanlage (Rotordurchmesser:  18 m) im gleichen Zeitraum einen Ertrag von 143,000 kWh lieferte.

Bei ihrem Preis von 190.000 €, was rund 80 % des Gesamtpreises der neun untersuchten Anlagen entspricht, ist das immerhin die 20-fache Menge (!), und entspricht einer Investition von 4,523 € pro Haushalt, also etwa einem Fünftel der ansonsten günstigsten Lösung (Skystream 3.7).

Jürgen Blumenkamp veröffentlicht Mitte 2009 auf seiner Seite sonne-24.de einen sehr interessanten Energievergleich (zwischen einem Leistungssportler und mittelgroßen Windenergieanlagen), der sich als Kontrapunkt zu den obigen Aussagen empfiehlt.

Die Entwicklungen gehen jedoch trotzdem überall - und für alle Größen - eifrig weiter, und so melden Wissenschaftler der Purdue University und des Sandia National Laboratory in West Lafayette, Indiana, im Mai 2009 die Entwicklung von Smart turbine blades, die den Wind wesentlich besser nutzen sollen als bisherige Rotorblätter.

Dabei verfolgen in die Blätter integrierte Beschleunigungssensoren die rasch wechselnden Wind-Bedingungen – und eine Software reagiert darauf ‚online’, indem die die Blätter den jeweiligen Verhältnissen anpaßt. Solche Sensoren könnten in Zukunft maßgeblich werden für Rotorblätter, die Klappen haben, wie jene an den Flügeln eines Flugzeugs, um die aerodynamischen Eigenschaften zu ändern. Mit konstanten Sensordaten könnten die Klappen in Echtzeit auf wechselnde Winde reagieren.

Den Wissenschaftlern zufolge kann die Entwicklung einen großen Einfluß auf den Betrieb von Windkraftanlagen haben – denn schon ein Fehler beim Anstellwinkel eines einzelnen Rotorblattes um 2° kann zu einer 12 %-igen Reduktion der Leistung führen. Das neue Blatt soll an einer Windturbine am Agriculture Research Service Laboratory in Bushland, Texas, getestet.

Nachdem man lange nichts mehr über das Projekt gehört hat, wird im April 2012 gemeldet, daß das Purdue-Forscherteam um Prof. Douglas Adams von der Abteilung für Informatik und Netzwerksysteme (ZNS) der National Science Foundation einen Drei-Jahres-Zuschuß in Höhe von 1,6 Mio. $ erhalten hat, um die Sensortechnik und die Simulationswerkzeuge zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der ,smarten’ Windkraftanlagen und Windparks voranzutreiben.

Im Juni 2009 wird der kupferfarbene, 8-blättrige Wind Dancer präsentiert, der insbesondere für die Gärten von Einfamilienhäusern gedacht ist.

Das von Alfred Matheiu und seiner Tochter Sharolyn Vettese aus Toronto entwickelte Windrad sei besonders leise, und würde auch geringe Windgeschwindigkeiten nutzen können, was auf die leicht sichelförmigen Blätter zurückzuführen ist.

Angeboten wird das schlichte Windrad von Vetteses Firma Wind Simplicity Inc. in North York, Ontario, und zwar in den Modellgrößen 3 kW (27.000 $), 7 kW (?) und 23 kW (69.000 $).

Überraschenderweise gewinnt der Wind Dancer (auch Windancer geschrieben) einen ersten Preis beim 2007 Toronto Design Exchange Award, einen weiteren ersten Preis beim Green Dot Award 2008, sowie den National Energy Globe Award 2009.

Doch auch hier muß das anschließende Verschwinden von Rotor und Firma in der Versenkung festgestellt werden.

Ein weiterer Rotor, der im Juni 2009 in die Presse kommt, stammt von Ben Brickett aus Eliot, Maine, Gründer der seit 1998 bestehenden Firma Blue Water Concepts Inc.

Das recht konventionell aussehende Modell, dessen Patent bereits angemeldet sei, soll schon bei einer Windgeschwindigkeit von 5 mph (~ 8 km/h) anlaufen, aber auch Geschwindigkeiten von 30 mph (~ 48 km/h) und mehr schadlos verkraften.

Die Rotorblätter werden gemeinsam mit Wissenschaftlern der University of New Hampshire entwickelt, während der von Brickett erfundene ,variable force generator’ oder auch ,variable flux generator’ Teil des Rotorkranzes ist, und nicht in einer separaten Getriebebox steckt.

Die Anzahl der Rotorblätter kann dem jeweiligen Windaufkommen im Einsatzgebiet angepaßt werden.

Prof. Habib Dagher untersucht den Rotor im Auftrag der University of Maine, da sich der US-Bundesstaat für Offshore-Windanlagen stark machen möchte.

Brickett erhält zwar 12.000 $ Startkapital vom Maine Technology Institute, und ist nun auf der Suche nach Risikokapital und Zuschüssen, um die erste Reihe von 100 Prototypen in Größen zwischen 2 und 5 kW zu finanzieren, die er anschließend zu Preisen zwischen 5.000 und 10.000 $  verkaufen will. Doch auch hier ist später nichts mehr darüber zu vernehmen.

Ebenfalls im Juni 2009 bringt die Firma Kinesis Industries LLC mit dem kleinen Windlader K3 ein Gerät auf den Markt, das Stromerzeuger und Speicher in einem ist.

Dabei speichert der K3 nicht nur die Sonneneinstrahlung über sein PV-Paneel, sondern kann auch Windenergie in Strom wandeln, sodaß man nun auch in der Lage ist, über Nacht Strom zu speichern, wenn denn genügend Wind vorhanden ist. Im Gegensatz zu dem ,HyMini’ von 2007 oder dem ,Mini Kin’ von 2008 (s.o.) kann der K3-Lader sogar selbständig stehen.

Auch die Akkuleistung des auf 99 $ bezifferten Geräts ist mit 4.000 mAh zufriedenstellend, denn nach nur einer Stunde in der Sonne oder im Wind sind 30 Minuten Sprechzeit auf dem Handy möglich. Genauso gut kann man natürlich auch Taschenlampen oder mp3 Geräte aufladen.

Später ist von der Firma nichts mehr zu hören, obwohl es den K3 auch 2014 noch auf einigen Plattformen zu kaufen gibt – z.B. auf ebay zu einem Preis von 23 € (zzgl. 44 € Versand!).

Mindestens genauso clever ist der iFan aus dem Studio Tjeerd Veenhoven in Groningen, Niederlande, der im Dezember 2010 in den Blogs erscheint.

Bei Veenhoven Konzept handelt es sich um eine Gummi-Hülle, in die das iPhone geklemmt wird, und die mit einem Lüfter an der Oberseite versehen ist, um den Wind einzufangen.

Der praktisch veranlagte Designer verwendet einen modifizierten Computer-Lüfter, mit dem es ihm gelingt, sein Handy innerhalb von 6 Stunden zu laden.

Nun arbeitet er daran, die Lüfterblätter noch effizienter zu machen, sowie eine Halterung für Fahrradlenker zu entwickeln. Von einer Produktion und Vermarktung ist aber noch nichts zu sehen.

Ebenfalls nicht unintelligent ist ein muskelbetrieber Kleinst-Lader, der zwar nicht mit Wind betrieben wird – allerdings einen Luftstrom als Mittler nutzt.

Die Orange Power Pump, die von der britischen Firma Gotwind und von Orange (der Hauptmarke der France Telecom Group) passenderweise erstmals im Mai 2009 auf den Glastonbury Music Festival vorgestellt wird, ist ein wirklich originelles Produkt für die Stromversorgung am Baggersee oder am Strand.

Denn dort hat man häufig eine Luftmatratze oder ein Schlauchboot dabei. Warum also nicht die Luftpumpe, mit der diese beiden Strand-Accessoires aufgeblasen werden, nicht auch gleichzeitig dazu benutzen, um mobilen Endgeräten eine kräftige Akkuladung zu verpassen?

Zumal man nicht mehr dazu braucht als ein kleines Windrad, das den Luftstrom zur Gewinnung von Strom einsetzt. Eine Minute lang mit dem Fuß pumpen soll genug Ladung generieren, um bis zu 5 Minuten telefonieren zu können. Leider läßt sich nichts darüber finden, daß die Power Pump zwischenzeitlich in Produktion gegangen wäre.

Ebenfalls  im Juni 2009 stellt J. Manuel Feliz-Teixeira aus Portugal das Konzept einer Hyperturbine vor, das er ausdrücklich als ‚Anti-Patent’ verstanden haben will – sprich als open access Technologie.

Seine runde Windturbine ist mit schmalen Lammellen in Form kleiner Tragflächen versehen, wobei diese in einer Version auf zwei Hälften, und einer anderen auf vier Viertel der Kreisfläche verteilt sind.

Durch Veränderung der Anstellwinkel wird der angeströmte Rotor in Drehung versetzt, während die Energieübertragung auf den Generator getriebelos über ein zweites, kleines Rad am Kopf des Sockels erfolgt.

Mit dieser Technik kann sowohl ein Wiederstandsläufer gebaut werden, wobei hier ein Winkel von etwa 45º angesetzt wird, als auch ein Auftriebsrotor, der dann mit einem Blattanstellwinkel von rund 20º hat.

Es werden zwar eine wissenschaftliche Analyse des Systems, sowie einige YouTube-Clips veröffentlicht, auf denen die Idee grafisch dargestellt wird – eine Umsetzung, die über ein 1 m großes Modell hinausgeht, erfolgte bislang allerdings nicht.

Wirklich bemerkenswert finde ich die Fortschritte der in London lebenden holländischen Produktdesignerin Merel Karhof im Bereich der Windkraftnutzung, die erstmals im Juli 2009 mit einem sehr lustigen Ansatz in die Blogs kommt.

Karhof, die zu diesem Zeitpunkt am Royal College of Art in London studiert, entwickelt aus einer kurbelbetriebenen Rundstrickmaschine und einem kleinen, handgemachten Windrad von 1,2 m Durchmesser die wohl erste Windstrickmaschine der Welt.

Anfangen tut sie mit einer sehr einfachen Kinderstrickmaschine, die auf dem Dach eines Gebäudes in South Kensington in eine Windstrickmaschine verwandelt wird, doch die sehr groben Strickwaren sind nicht zufriedenstellend. Als Karhof mit der Audax Textilmuseum in den Niederlanden Kontakt aufnimmt, wird ihr eine alte Socken-Strickmaschine aus den 1900er Jahren geschenkt, mit der es gelingt, richtige Strickwaren herzustellen.

Die Wind Knitting Factory strickt - je nach Wetterlage schneller oder langsamer - endlose Wollschläuche, aus denen anfangs 2 m lange Schals gefertigt werden. Auf Labels an den Schals steht, wie lange die Windstrickmaschine gebraucht hat, um sie herzustellen.

Bereits im Februar 2011 erzählt Karhof auf einer der vielen Ausstellungen, auf denen ihre produktive Installation zu sehen ist, daß sie an einer Umsetzung im Möbelbereich arbeitet.

Im Mai 2013 gründet sie dann ein kleine, temporäre Fabrik in den Niederlanden, um mit Wind eine ganze Sitzmöbelkollektion namens Furniture Windworks zu machen, worüber sogar die New York Times berichtet.

Für das Projekt Windworks arbeitet sie mit zwei benachbarten Windmühlen in Zaanse Schans, in der Provinz Nord-Holland, zusammen.

Die eine Mühle, Het Jonge Schaap, ist ein Sägewerk, welches das Holz für ihre Stühle, Hocker und Bänke zuschneidet, während die andere, De Kat, eine Farbmühle ist, die die Pigmente zubereitet, mit denen Karhof ihre Bezugsstoffe aus Wolle einfärbt, die durch die Windkraftstrickmaschine hergestellt werden.

Daneben spielt die Designerin noch mit anderen Wind-Harvestern herum – ein Besuch auf ihrer Homepage lohnt sich.

Im Juli 2009 wird eine recht mysteriöse Windkraftanlage namens WindPipe vorgestellt, die John R. Tuttle, Chef der gleichnamigen Firma John R. Tuttle Inc. (JRTI) erfunden hat.

Die Windenergieanlage, die wie ein grobes Musikinstrument aussieht, mit einem hornartigen Windfang an seinem Kopfende, besitzt keinerlei rotierende Teile.

Tuttle erklärt zwar, daß der Prototyp in jedem beliebigen Winkel montiert werden kann, und daß der Windfang auch nicht kreisförmig sein muß, sagt aber nicht, wie sein Gerät überhaupt funktioniert, das ab einer Windgeschwindigkeit von etwa 11 km/h Leistung abgeben soll.

Bevor man dies aber als unmöglich abtut, sollte man wissen, daß Tuttle der weltweit führende Patentinhaber im RFID-Sektor ist (Radio Frequency Identification Devices), mit mindestens 78 Patenten.

Im September 2009 wird eine Zusammenarbeit mit der Firma Phase IV Engineering Inc. vereinbart, und im Dezember wird bekanntgegeben, daß man den Bau eines eigenen Windkanals für Tests beendet habe.

Im nächsten Schritt will die JRTI im Frühjahr 2010 eine 9 m hoch Einheit bauen, die mit einem 35 km/h Wind bis zu 900 W erzeugen soll – und mit 70 km/h sogar 9 kW. Der aus weißem JFK geplante Prototyp wird ein Windfang mit einem Durchmesser von 3 m haben.

Auf jeden Fall wird im Jahr 2010 in Longmont, Colorado, die Firma WindPipe Corp. gegründet, die auf ihrer Seite auch eine Reihe eindrucksvoller Grafiken zeigt.

Doch erst im August 2012 werden hier einige nähere technischen Angaben gemacht, aus denen zu entnehmen ist, daß Tuttles Maschine eine Ähnlichkeit mit thermoaukustischen Konvertern hat, die im Kapitelteil Micro Energy Harvesting unter Wärme vorgestellt werden (s.d.). Die beschriebene Wirbel-induzierte Vibration (vortex-induced vibration, VIV) basiert auf jedem Fall auf Resonanz.

Dem Erfinder zufolge verwendet sein Gerät nicht-lineares Feedback, um den Anteil der Wirbelenergie aus der Gesamtströmungsenergie zu verstärken, was zu einem überraschend hohen Gesamtwirkungsgrad führt.

Die Zeit der Wirbelbildung hängt dabei von der Laufzeit der Druckwellen durch das Rohr ab, während die Wirbelbildung als Hubkolben wirkt, der die Druckwellefronten das Rohr hinunter schickt – und damit einen dynamischen Druck auf die flexible Membran ausübt, die sich am geschlossenen Ende der Röhre befindet. Dies sorgt für eine mechanische Bewegung, die an ein anderes dynamisches System weitergegeben werden kann, wie einen Lineargenerator, eine Flüssigkeitspumpe usw. Die flexible Membran, das einzige bewegliche Bauteil, wirkt dabei als Trampolin, das die Druckfront zurück an die Spitze der Hohlröhre federt.

Der anfängliche Wirbel ist klein, doch die Federkraft der Membran gibt wachsende positive Feedback-Impulse an den Wirbelbildungsprozeß am offenen Ende. Dies führt zu einer Erhöhung des Anteils der zur Verfügung stehenden Wirbelenergie im Vergleich zur Gesamtenergie des ankommenden Luftstroms.

Jeder Trampolineschlag erhöht den Prozentsatz der Wirbelenergie, wobei dieses Wachstum solange fortschreitet, bis es durch etwas gestoppt wird – der Gewinnung von Energie aus dem geschlossenen Ende zum Beispiel.

Genauere Details über den Kolben-Wandler-Kopf, der die bewegte Luft in eine Aufeinanderfolge von Druckwellen konvertiert, gibt es bislang nicht zu erfahren. Aber leider auch sonst keinerlei Neuigkeiten über diesen hochinteressanten Ansatz.

Recht nett sieht auch ein Vorschlag namens CTA Provocation aus, der von Robert Benson aus dem Designunternehmen 4240 Architecture mit Sitzen in Chicago und Denver stammt.

Das Konzept, das speziell für das windreiche Chicago entworfen wurde, verbindet urbane Windenergieanlagen mit einem neuen, nahezu geräuschlosen Nahverkehrssystem – das auf den Grafiken sehr nach einer hängenden Einschienenbahn aussieht.

Es gibt keine technischen Details dazu, aber die Turbinen scheinen eine Art Kreisel-Design zu haben, das die Vorteile der turbulenten städtischen Winde nutzt.

Im September 2009 wird im Zuge der Green Challenge, die von der niederländischen Postleitzahl- Lotterie veranstaltet wird, als einer der Beiträge eine neue Art von Windkraftanlage vorgestellt, die mit hohem Wirkungsgrad bei allen Wetterbedingungen arbeiten soll. Mit ihrem dezenten Aussehen fügt sie sich auch gut in die urbane Architektur ein.

Das Prinzip ist einfach: Statt einem großen, allein stehenden Windrotor, liegt eine Turbine mit langen Blättern auf dem Kamm des Daches eines Gebäudes.

Die RidgeBlade Windkraft-Mikrosystem ist von der britischen Firma The Power Collective Ltd. in North Yorkshire entwickelt worden, die tatsächlich den Hauptpreis von 500.000 € gewinnen, und sich umgehend daran machen, aus dem Prototyp der Erfindung ein marktfähiges System zu gestalten.

Außerdem gewinnt das RidgeBlade-System die Unterstützung des North York Moors National Park Sustainable Development Fund, und bereits im Herbst dieses Jahres sollen die ersten Prototypen im North York Moors National Park installiert werden.

Es dauert dann allerdings bis zum April 2011, als gemeldet wird, daß die RidgeBlade-Rotoren als eine der Technologien getestet werden, die für ein massives Sanierungsprogramm in den Niederlanden zur Auswahl stehen, bei dem es unter dem Projektnamen ,We Generate’ um die Ausstattung von 100.000 niederländischen Haushalten bis zum Jahr 2015 mit Stromerzeugungs- und Energiespartechnologien geht. Zuständig ist die entsprechend finanzierte DOEN Foundation der Lotterie.

Zwar wird von zwei Ausführungen gesprochen, eine kleinere Version RB1 aus fünf Rotoren von jeweils 1,2 m Länge (2 kW), sowie eine Industrieausführung RB2 mit 10 Rotoren (4 kW), die bereits erhältlich sein sollen, und daß die Produktion im Gange sei, doch weiter hört man nichts mehr darüber.

Im Jahr 2010 wird eine ähnlich Dachanlage unter dem Namen AéroCube aus Frankreich bekannt. Entwickler ist eine junge Firma namens Aeolta.

Die 1 kW Windkraftanlage ist 90 cm hoch und 150 cm lang, und besitzt einen horizontal in einer Box liegenden Akuminium-Savonius-Rotor von gut 1 m Länge und 60 cm Durchmesser, dessen Umhüllung den Venturi-Effekt nutzen soll. Damit kann ein AéroCube bis zu 1.000 kWh pro Jahr erzeugen. Allerdings gibt es keine Informationen über die tatsächliche Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Der angekündigte Preis für die Komplettinstallation eines Moduls beträgt etwa 5.000 €.

Auf Aufnahmen ist die Produktion und Installation einer ganzen Reihe von AéroCubes zu sehen – doch beim aktuellen Update im Herbst 2014 ist auch dieses Unternehmen nicht mehr zu finden.

Die Idee ist dagegen weiterhin sehr lebendig. Zum Beispiel bei James Post, der sich mit einem 1,8 kW System namens SmartWind RidgeBlaster im März 2011 an dem ecomagination Wettbwerb von General Electric beteiligt.

Seine Dachrotoren sollen einen Durchmesser von 55 cm haben, sich über den gesamten Dachfirst hinziehen, und rund 4.000 $ kosten. Allerdings gibt es davon bislang erst einige mittelmäßige Grafiken.

Seit 2011 aktiv ist auch die deutsche Firma LWS Systems GmbH & Co. KG aus Lockwisch, die ihre Dachanlage unter dem Namen Windkraftmodule vermarktet.

Nach dreijähriger Testphase wird das Modul LWS – PXW vorgestellt, das für niedrige Windgeschwindigkeiten ausgelegt ist. Es beinhaltet einen neuen Permanent-Magnet-Generator (Coreless Generator), der speziell für ein Anlaufdrehmoment unter 3 m/s entwickelt wurde. Eine Gummilagerung macht diese Module sehr geräuscharm.

Die Verwendung erfolgt als Windmodulwelle auf dem Dach, die aus einer Reihe von Modulen besteht, die mit einer Achse verbunden sind, als Fassadenelemente, Sichtschutzanlagen oder als Hybridsystem mit PV-Paneelen, die nur wenige Zentimeter angehoben werden müssen, um die Module darunter zu plazieren.

Nach einer letzten Meldung über eine erfolgreichen Präsenz auf der Hannover Messe im Juni 2013 gibt es bislang nichts Neues.

Im Jahr 2012 gründet Sven Köhler die Schweizer Firma Anerdgy AG, um die ihm erfundene und entwickelte WindRail-Technologie zu vermarkten, mit der Wind- und Sonnenenergie mit ein und demselben Modul geerntet werden kann.

Dabei sind die Windturbinen in Form eines Schaufelrades in einen mannshohen Kasten eingelassen, auf dessen Oberseite Solarzellen mit 1.000 W Leistung angebracht sind. Weitere 1.000 W sollen die Windrotoren erzeugen, die auf einem Banki-Design basieren. Der Turbineneintrittsbereich nutzt die Windströmung in der Nähe des Fassadenrandes, und beschleunigt diese mit Hilfe der natürlichen Druckdifferenzen zwischen der Fassade und dem Dach. Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 3,8 m/s soll jedes Modul 1.600 kWh pro Jahr erzeugen.

Da der Kasten direkt über der Traufe sitzt, also dem Übergang von der Fassade zum Dach, ist nur die Installation auf einem Flachdach möglich, auf das der Kasten wie ein Gesims aufgesetzt wird. Ein Modul hat dabei eine Grundfläche von 4 m² am Dachboden.

Im März 2014 ist zu erfahren, daß die Technik noch in diesem Jahr fertig entwickelt und 2015 auf den Markt gebracht werden soll. Ein standardisiertes Modul soll dann für 2.000 € erhältlich sein. 

Ingenieure der Universität Basel wollen nun bei einem in Marthalen installierten Prototypen A die ideale Position der Windräder berechnen, um die Effizienz und Sicherheit auch bei unregelmäßigem Wind sicherzustellen.

Im Laufe des Jahres wird auch der Bau des Prototyp B abgeschlossen, auf dem hocheffiziente flexible Sonnenzellen installiert sind, und es wird weiter an der Optimierung der Elektronik gearbeitet.

Im August 2013 meldet die Fachpresse, daß nun auch Prof. Kurt Spiegelmacher von der Fachhochschule Kaiserslautern ein neuartiges Dachkraftwerk erfunden hat, welches er umgehend beim Greentec-Award einreicht.

Seine Lösung ist eine Dach-, und bei höheren Gebäuden, auch Fassaden-Konstruktion, mit der anströmender Wind großflächig gesammelt und einer Reihe kleiner und preisgünstiger, in die Dachkonstruktion selbst integrierter ,Wind-Turbinchen’ zugeführt wird.

Auf der gegenüberliegenden Seite, sozusagen der Sog-Seite, wird die Luftströmung wieder abgeführt.

Die Besonderheit der Erfindung sind kastenartige Dach- oder Fassadenmodule, die attraktiv gestaltbare Lufteinlaß- und -auslaßöffnungen besitzen, und als Dachbedeckung oder Fassadenverschalungselemente eigene Strömungsräume oder -kanäle bilden.

In windreichen Gegenden kann der nutzbare Ertrag bei 100 m² Dachfläche und 5 m/s mittlerer Windgeschwindigkeit schon rund 50 kWh/Tag erreichen.

Bislang haben allerdings nur Modellberechnungen und ein per 3D-Drucker erstelltes Modellhaus im Maßstab 1:200 die Funktionsfähigkeit und Machbarkeit der Lösung bestätigt.

Doch nun weiter mit der Jahreschronologie 2009:

Im  September 2009 stellt der Designer Hanan Bensho aus Spanien mit seinem Entwurf power plant das Konzept eines Mini-Rotoren-Baumes vor, der zwar schön bunt, aber dennoch äußerst gewöhnungsbedürftig ist.

Die Argumente des Künstlers sind, daß kleine Elemente geringere Produktionskosten haben, und daß kleine Teile mit weniger Masse schon bei geringen Windgeschwindigkeiten starten, um Strom zu produzieren.

Die künstliche Kraftpflanze kann in Farben, Mengen und Größe der Elemente individuell gestaltet, und durch Zugabe von mehr Turbinen kontinuierlich aufgerüstet werden.

Angedacht sind zwei Größen: für die Straße mit 7 m Höhe, und mit Turbinen von 90 cm Durchmesser, sowie fürs Hause oder Dach mit 3 m Höhe, wobei hier Turbinen mit 40 cm Durchmesser zum Einsatz kommen, deren Blätter aus recyceltem Plastik bestehen.

Eine ausgesprochen eigenartige Windkraftanlage wird im Oktober 2009 von der in Marina Del Rey, Kalifornien, beheimateten, bio-inspirierten Start-up Firma Green Wavelength LLC vorgestellt.

Der 5,7 m breite Prototyp namens XBee ist zwar noch in der F&E-Phase, kann jedoch schon recht ordentlich flattern – denn genau dies tut die Anlage, welche den Bewegungsmechanismus von Hummeln, Kolibris und Libellen quasi ,umkehrt’.

Die Geräte sollen in Größen zwischen 1 und 10 kW für Privatanwender und kleine Unternehmen produziert werden, sobald die Produktreife erreicht ist.

Bei der Vorstellung vor dem Veranstaltungsort der Perfect Pitch 2009 entrepreneur conference überhitzte allerdings die Steuerung, und setzte den XBee außer Betrieb.

Womit die erste Pressemeldung der Firma auch ihre letzte war – bislang zumindest.

Ebenso befremdlich wirkt in meinen Augen eine Windkraftanlage der neu gegründeten Firma AES Wind (später: VQ Wind) aus Santa Clara, Kalifornien, die im November 2009, anläßlich ihrer Erstinstallation in Overland Park, Kansas, in den Blogs präsentiert wird.

Das ensprechende Patent mit dem Titel Dual rotor wind turbine wird ebenfalls 2009 beantragt, als Erfinder ist Seung-bae Lee aus Incheon, Korea, genannt (US-Nr. 8.376.711, erteilt 2013). Lee ist auch Gründer und CEO der bereits 2011 gegründeten Seouler Firma AeroNet Inc., die eine Partnerfirma der VQ Wind, sowie die eigentliche Entwicklerin der Technologie ist. Bei der VQ Wind agiert er als leitender Wissenschaftler.

Die AES WindJet 5 Turbine besitzt einen Doppelrotor, der wie ein liegender Savonius aussieht, hat vorne und hinten ziemlich kompliziert aussehende Leitbleche, soll 5 kW leisten – und gegenüber bestehenden Designs um bis zu 54 % effizienter sein, wie immer die Firma das auch meint, die mit Anlagen mit Leistungen von 1,5 kW bis 100 kW auf den Markt kommen will.

Im September 2011 wird zwar noch eine Vereinbarung mit der Firma Wireless ISP International unterzeichnet, die sich als Vertreter in Afrika auf die Modelle WindJet 6 und WindJet 12 mit 6 kW bzw. 12 kW konzentrieren soll – sowie die Errichtung und Inbetriebnahme einer 1 kW Turbine am Radford Terrace neighborhood community center in Honolulu bekanntgegeben, doch damit scheint sich der Wind für die VQ Wind völlig gelegt zu haben.

Auch Fritz Unger und Julia Prochnau entwickeln ihr erstes Windkraftwerk im Jahr 2009, es erhält eine Prämierung bei Jugend forscht, bei den Rotariern, sowie eine Start-Up Förderung der Stratmann-Stiftung in Hannover.

Ab 2011 wird in der neugegründeten FuSystems Windkraft GmbH mit Sitz in Langenhagen bei Hannover das erste Serienkraftwerk BreezeBreaker mit 800 W Nennleistung entwickelt, für das es bis Ende 2012 schon über 2.000 Aufträge gibt. Es wiegt 12,9 kg, besitzt zwei Flügel, hat einen Rotordurchmesser von 1,3 m, und benötigt keine Windfahne.

Im April 2012, als bereits gut 600 Rotoren ausgeliefert sind, und die Gründer gerade durch eine Initiative des Bundespräsidenten ein weiteres Mal ausgezeichnet werden, brechen einige Rotorblätter.

Als Konsequenz muß alles wieder auf den Prüfstand – und das Geschäft wird erst einmal eingestellt. Nach gründlicher Prüfung stellt sich heraus, daß der Hauptzulieferer, ein deutscher Metallbauer, fehlerhaftes Material für die Rotoren verwendet hatte.

Anfang 2014, nach über anderthalb Jahren sorgfältiger Vorbereitung, wird die Gründung der neuen FuSystems SkyWind UG unterzeichnet.

Bereits im Juli wird ein vollkommen neues Kraftwerk mit noch einmal optimierten Rotoren namens SkyWind NG präsentiert, das als erstes Mikrowindkraftwerk nach DIN ISO 61400-12-1 für den Einsatz im Binnenland zertifiziert ist, dem gleichen Standard, der auch für Anlagen der Megawatt-Klasse gilt.

Der Rotor aus Duraluminium und Stahl hat einen Durchmesser von 1,3 m, die Nennleistung beträgt 1 kW, das Gewicht 15,5 kg.

Erheblich verschärfte Prüfungen sollen den Qualitätsstandard der Anlagen sichern, die mit Kosten von 2.000 bis 3.000 €/kW auch wirtschaftlich interessant sind.

 

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