Pilotanlage SkyPower100 zur Energieerzeugung aus Höhenwind

 (Pilot plant SkyPower100 for airborne wind energy production)

Projektbeschreibung

Im Bereich der Nutzung von Höhenwindenergie (Airborne Wind Energy) entstand in den letzten 15 Jahren eine rege Forschungs- und Entwicklungstätigkeit. Heute sind weltweit mehr als 50 Unternehmen und Forschungsinstitute auf diesem Gebiet aktiv. Während zahlreiche theoretische Konzepte vorgeschlagen wurden und durch einige Prototypen die Machbarkeit und das Potenzial der Nutzung der Höhenwindenergie eindrucksvoll demonstriert wurden, existiert bislang keine Flugwindenergieanlage im automatischen Dauerbetrieb.

Diese Wissenslücke soll mit diesem Gesamt-Verbundvorhaben geschlossen werden. Ziel des Projektes ist die erstmalige Entwicklung und Errichtung einer vollautomatischen Flugwindenergieanlage „SkyPower100“ mit einer Nennleistung von 100 kW. Diese Anlage erlaubt den autonomen Langzeitbetrieb bei Tag und Nacht sowie automatisches Starten, Landen und Stauen des Drachens und verfügt somit bereits über alle notwendigen Funktionalitäten einer später zu entwickelnden Serien­anlage. Im Rahmen der Projektierung und Genehmigung werden erstmalig systematisch die Umwelteinflüsse und Sicherheitsaspekte einer Flugwindkraftanlage studiert sowie die nationalen und internationalen Genehmigungsvoraussetzungen untersucht werden. Dazu gehören z.B. Gutachten zu Geräuschemissionen, Avifauna und Luftverkehrssicherheit.

Das beantragte Gesamtvorhaben hat die erstmalige Realisierung einer vollautomatischen Forschungsanlage zur Nutzung von Höhenwindenergie zum Ziel. Die Entwicklungsarbeiten dieser komplexen Anlage umfassen Konzept und Realsierung der Bodenstation mit Berge- und Stausystem sowie den Entwurf und die Optimierung des Antriebsstranges mit Motor/Generator und Umrichter. Die Bereitstellung von Komponenten des fliegenden Systems, bestehend aus Kite und Steuergondel sowie die Erstellung der Flugautomation wird durch intensive Weiterentwicklungen auf Basis des SkySails Zugdrachensystems erfolgen mit dem besonderen Fokus der Optimierung in Hinblick auf die Anforderungen der Höhenwindenergienutzung.

Die im Rahmen des Vorhabens errichtete Forschungsanlage hat das Ziel, vollfunktional spätere Höhenwindenergieanlagen abzubilden und zur Grundlagenforschung in den Dauerbetrieb zu gehen. Hierdurch können einerseits die Einsatzbedingungen, Energieproduktion und die Wirtschaftlichkeit durch Abschätzung späterer Stromgestehungskosten validiert werden. Andererseits soll vor allem eine Bewertung und Weiterentwicklung der Automatisierung, der technologischen Komponenten und insbesondere der Materialien in Bezug auf Festigkeit und Haltbarkeit erfolgen.

Im Rahmen des Gesamtprojektes werden vor allem bei Genehmigung, Errichtung und Betrieb erstmalig systematisch die Umwelteinflüsse und Sicherheitsaspekte einer Flugwindkraftanlage umfassend untersucht werden. Dies erfolgt in Form von z.B. Gutachten zu Geräuschemissionen, Avifauna und Luftverkehrssicherheit. Darüber hinaus sollen nationale und internationale Genehmigungsvoraussetzungen für eine erste Kommerzialisierung untersucht werden.

Nicht zuletzt ist es ein wichtiges gemeinsames Ziel des hier beantragten Gesamt-Verbundhabens, mit wissenschaftlichen Erkenntnissen zur Weiterentwicklung der Höhenwindtechnologie (Airborne Wind Energy) beizutragen. Insbesondere soll auch der nächste Schritt in Richtung Produktentwicklung vorbereitet werden, um zukünftig die Nutzung von Höhenwindenergie im industriellen Maßstab als weitere regenerative Energiequelle zu etablieren und damit zur Einsparung von CO₂-Emissionen beizutragen.