Auf und nieder - immer wieder

Höhenwindenergieanlagen stehen nach gut 20 Jahren Forschung und Entwicklung immer noch vor der Serienproduktion. Dennoch geht die Entwicklung dieser besonders nachhaltigen Form der Windnutzung unbeirrt weiter, kein Turm, kein Fundament, keine Rotoren, weniger Beton und Stahl: Insgesamt werden 90 Prozent Material eingespart (siehe Kasten „Höhenwindenergie − Technik, Pros & Contras“).

Der Ritterschlag für die Flugwinddrachen kommt vom norddeutschen Windenergiepionier Sönke Siegfriedsen, der in das schwimmende 16-MW-Offshore-Projekt „Nezzy Square“ vor Südchina involviert ist. „Höhenwinde auf diese Weise zu nutzen, ist ein superspannender Ansatz“, meint der Chef von Aerodyn Engineering aus dem schleswig-holsteinischen Büdelsdorf.

Ob aber diese Flugwinddrachen je in die Megawatt-Klasse vordringen, bezweifelt Siegfriedsen. Vor allem das Starten und Landen der Kites hält der Ingenieur für technisch anspruchsvoll. Trotzdem hält er es für wichtig, dass diese Art der Windenergienutzung weiter erforscht und optimiert wird − nicht zuletzt, weil sie weniger Material verbraucht. Jemand wie Siegfriedsen, der 40 Jahre Erfahrung in der Windenergie auf dem Buckel hat, weiß, dass es viele Experimente und Umwege braucht, um zum Erfolg zu kommen − zum Erfolg für die ganze Branche.
 
Flugwinddrachen seien kein Nischenprodukt mehr, beteuert Florian Breipohl, Geschäftsführer von Enerkite, einem Hersteller, der Anfang des Jahres im brandenburgischen Eberswalde ein Werk eröffnet hat. „Die Stückzahlen können in Zukunft hoch sein“, versichert Breipohl, „ähnlich wie bei Landmaschinen.“

Die Google-Tochter Makani investierte aus dem Stegreif in riesige Flugdrachen mit 600 kW, die dann − wie Ikarus im Mittelmeer − im Nordmeer weit vor Norwegen spektakulär in die Fluten stürzten. „Nicht gleich ganz groß gehen“, sagt demgegenüber Florian Breipohl von Enerkite, „wir haben einen Prototyp in Bau, der bei einer Windgeschwindigkeit von 10 Meter pro Sekunde eine Nennleistung von 100 Kilowatt aufweist.“ In der ersten Hälfte 2024 will man im 14. Jahr des Bestehens von Enerkite einen Prototypen am Start haben, der später für „unter einer halben Million Euro“ den ersten kommerziellen Kunden zur Verfügung stehen soll.

Im Unterschied zu anderen Herstellern bleibt die Steuerung beim Enerkite-Modell mit dem Namen EK 200 am Boden. Daher entfällt auch eine Kabel- respektive Funkverbindung zum nach oben steigenden Drachen. „Einen großen Vorteil bei unserem Produkt sehen wir vor allem darin, dass unsere Drachen ähnlich wie bei der Segelfliegerei auch bei Windstille in die Höhe gehen können“, verspricht Breipohl. Er räumt ein, dass vor 2027 kein Markteintritt komme, wenngleich einzelne kommerzielle Projekte laufen werden.
 
„Wir werden Industrie“, so fasst indes Mark Hoppe, Leiter Business Development & Public Affairs beim Wettbewerber Skysails Power GmbH, die eigenen Ambitionen zusammen. Rund 90 Mitarbeiter zählt das Unternehmen mit Montage in Seevetal südlich von Hamburg wieder. Zum Vergleich: Enerkite beschäftigt 18 Menschen.

Für Furore sorgte Gründer Stephan Wrage vor mehr als 15 Jahren mit der Entwicklung von Zugdrachen für die internationale Seeschifffahrt. Wenngleich einige Frachter mit der Skysails-Technologie viel Treibstoff sparten, setzte sich dieser Windantrieb nicht durch, auch weil die Preise für schwefelhaltigen Diesel lange Zeit zu niedrig blieben. 2016 ging die erste Skysails pleite, danach gründete Wrage mit neuen Investoren Skysails Power. Jüngst ist unter anderem der taiwanesische PC-Hersteller Acer eingestiegen.

In Klixbüll in der nordfriesischen Marsch und symbolträchtig vor einer Reihe konventioneller Multi-Megawatt-Anlagen ist seit geraumer Zeit die Forschung und Entwicklung von Skysails, Testflüge inklusive. Hoppe versichert dabei: „Wir sehen uns nicht als Konkurrenz zur bestehenden Windkraft, wir sind vielmehr eine komplementäre Ergänzung in höheren Luftschichten.“

Skysails Forschungsprojekte mit deutschen Energieversorgern, sie kamen zwischen 2018 und 2022 mit viel Trara − und wurden geräuschlos abgeschlossen: EnBW und EWE waren Partner, dann wieder RWE. Eine Anlage allerdings hat Skysails schon im kommerziellen Betrieb: auf Mauritius. Zwei weitere mit 150 bis 200 kW sind an asiatische Kunden verkauft worden. Andere Anlagen sind aktuell in der Projektentwicklung. „Vor allem auf Inseln und in abgelegenen Regionen sehen wir derzeit große Marktchancen, aber auch als netzstabilisierende Zusatzenergie für Photovoltaikanlagen sehen wir großen Bedarf. Langfristig ist der Offshore-Floating-Bereich sehr interessant“, so Hoppe mit Blick auf schwimmende Windparks auf See.

Der Manager hält sich bedeckt, was das Skysails-System kostet. Er hebt die globalen Vorteile der Technologie hervor: „Unsere Anlage passt in einen 30-Fuß-Container hinein. Sie kann in vielen Ländern des globalen Südens ohne große logistische Herausforderungen betriebsbereit installiert werden. Zudem brauchen wir wegen des textilen Kites lediglich 5 Meter pro Sekunde Wind, um das System zu starten.“ 
 
Die niederländische Kitepower wiederum hat auf der holländischen Karibikinsel Aruba erfolgreich ihren XXL-Prototypen getestet, der brutto 450 Millionen kWh im Jahr erzeugt. Ende 2023 soll eine erste Kleinserie des „Falcon Kite“ in Irland in den Dauertest, bei dem ein dortiger Energieversorger kooperiert. Bei Kitepower sind Anfang des Jahres weitere ungenannte Investoren eingestiegen. In Holland ist der CO2-Fußabdruck der Produktion ein wichtiges Ausschreibungskriterium − Punkt für Kitepower.

Am weltweiten Minigrid-Potenzial teilhaben

Nach Schätzungen der Weltbank gibt es im Bereich der Minigrids ein Marktpotenzial von global 220 Milliarden Dollar. An ihm wollen die Höhenwindpioniere partizipieren. „Es könnte ein Exportschlager werden“, sagt Breipohl. Er warnt deshalb davor, kurz vor Markteintritt wie einst bei der deutschen PV-Industrie die Technologie zu vernachlässigen.

Wenngleich Übersee im Fokus steht − die hiesigen Akteure setzen auch auf Europa. Allerdings gibt es hier noch große Herausforderungen hinsichtlich des Luftraums. Die Nutzung windhöffigerer höherer Luftschichten muss viele Diskussions- und Genehmigungsprozesse durchlaufen. Der europäische Verband der Hersteller und Entwickler von Höhenwindenergie, die Airborne Wind Europe (AW Europe), zählt rund 50 Mitglieder. Er bemüht sich bei Luftfahrtbehörden um Klärung.

Sicherlich noch ein dickes Brett. Unterdessen wird weiter geforscht, an den Drachen, an den Seilen und an vielen weiteren technischen Details. „Wir sind daran, die Lebensdauer der Zugseile zu verlängern sowie deren Wirkungsgrade weiter zu erhöhen“, verrät Enerkites Breipohl.

Jedenfalls gleiten die Erzeugungskosten pro kWh weiter im Sinkflug. Skysails Hoppe spricht von aktuell 20 Cent/kWh. Er erwartet für die nächsten Jahre unter 10 Cent und langfristig weit darunter. Florian Breipohl taxiert die spezifischen Erzeugungskosten schon jetzt auf nur 10 bis 14 Cent. Der Drachentanz in die Höhe bleibt eine nachhaltige Option.