Mehr Himmel, mehr Strom
In der Troposphäre nimmt die Windgeschwindigkeit mit der Höhe zu und ist auch konstanter. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts KITVES erstellten Wissenschaftler einen Generator an Bord eines Schiffes, der Höhenwind aufnimmt und Windkraft effizient in Strom umwandelt. Der starke Wind wird durch mehrere breite, befestigte Lenkdrachen aufgefangen, die sich in einer Höhe von etwa 1.000 m befinden. Die Drachen haben integrierte Sensoren, die die Position, die Beschleunigung und Richtungsdaten erfassen, die anschließend an eine Kontrolleinheit auf dem Schiff gesendet werden. An Bord des Schiffes befinden sich auch Motoren, die die Flugwege der Drachen kontrollieren und als Generatoren dienen. Das System liefert Strom für Borddienste und zusätzliche Ausrüstung sowie Schubkraft für einen zusätzlichen Antrieb in Notfällen. Wissenschaftler erstellten insbesondere eine sich drehende Struktur (Masten) auf vertikaler Achse, an der die Drachen befestigt werden. Außerdem entwickelten sie ein System mit ausgehenden Rollen, das an das Ende des Masts befestigt wird und mit dem die Leinen sanft gelenkt werden können. Ein Energiespeichersystem auf Basis von Ultrakondensatoren ermöglicht dem System es, während des Betriebs eine Stand-by-Position sogar bei Ausfällen zu erreichen. Der Generator wurde vor Ort in Italien zusammengebaut, wo für erste Teste an Land eine Flugverbotszone eingerichtet wurde. Wissenschaftler haben auch die Bauteile des luftbasierten Systems, das aus den Drachen, Sensoren und der Elektronik einschließlich einer Mikroturbine mit einem dedizierten Batterieverwaltungssystem besteht, entworfen, hergestellt und getestet. Es wurden computergestützte mathematische Modelle entwickelt, um das ganze System zu simulieren und zu optimieren. Mit diesen führten die Forscher Ausfälle, Auswirkungen und kritische Analysen durch. Darüber hinaus entwickelten sie zwei verschiedene Kontrollsysteme zur Steuerung der Drachen in der Höhe. Das KITVES-System verspricht deutliche Einsparungen im Treibstoffverbrauch, was zu geringeren Kosten und Emissionen führt. Der Generator könnte auch bei der Steuerung in Notfällen für mehr Sicherheit sorgen.
Schlüsselbegriffe
Drachen, Turbinen, Schiffe, Generator, Höhenwind, Windkraft, Elektrizität, Lenkdrachen, Schubkraft, Energiespeicher
