Erneuerbare Energien: Fallwindkraftwerk Strom aus Wind mal anders

Autor / Redakteur: Dana Hoffmann / Sariana Kunze

In Arizona soll ein gigantisches Fallwindkraftwerk gebaut werden, das nichts braucht als Luft und die liebe Sonne. Dazu relativ wenig Wasser und relativ viel Geld. Wenn alles funktioniert, geht es schon 2018 ans Netz und wird für seine Stakeholder zum Quell jahrzehntelanger Freude.

Der Turm einer geplanten Fallwindanlage in einer Illustration.
Der Turm einer geplanten Fallwindanlage in einer Illustration.
(Foto: youtube.com/CleanWindEnergy)

Alle wollen saubere Energie und das zugehörige reine Gewissen. Die wenigsten Deutschen akzeptieren allerdings die entsprechenden Anlagen in ihrer unmittelbaren Umgebung. Wie steht es aber um die Ästhetik von Kühltürmen der konventionellen Kraftwerke, ob mit Kohle, Gas oder per Atomreaktionen angeheizt? Wer sie ob ihrer vollendeten Formen schöner findet und gut betucht ist, kann sich sein grünes Gewissen nun kaufen. Ein amerikanisches Unternehmen sucht noch Investoren.

Premiere in der Wüste Arizonas

Das US-Unternehmen Solar Wind Energy Tower (SWET) residiert in Annapolis Maryland und träumt im ganz großen Maßstab. In der Nähe von San Luis will es in den kommenden Jahren ein Kraftwerk in die karge Landschaft setzen, das die Welt noch nicht gesehen hat. Bis zu 685 m soll der Turm groß werden, womit er das höchste Bauwerk in Nordamerika wäre. Der Durchmesser wird 150 m betragen und die Gesamtkosten belaufen sich nach unbestätigten Meldungen auf bis zu 1,5 Mrd. US-Dollar.

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Das erst 2010 gegründete Unternehmen hat jahrelang nach einem Standort für das erste Kraftwerk dieser Art gesucht und sich für ein zweieinhalb Quadratmeter großes Areal in der Wüste Arizonas entschieden. Es erfüllt die Grundvoraussetzungen an das Gelände, die Wasserverfügbarkeit, Strom- und Verkehrsinfrastruktur – und an das Klima. Denn das muss heiß sein. Je heißer, umso besser. Der perfekte Standort für den SWET bietet durchgängig hohe Lufttemperaturen. Angestrebt wird ein 24-Stundenbetrieb, der dort möglich ist, wo die Umgebungsluft auch nachts nicht wesentlich abkühlt.

Strom aus heißer Luft

Der Turm wird als Hyperboloidbau als riesiger Zylinder aus gewöhnlichen Baustoffen und industriellen Standardteilen konstruiert. Genau wie ein Industrie-Kühlturm ist er innen hohl und nach oben offen. Nicht-temperiertes Wasser wird an den oberen Rand gepumpt und aus umlaufenden Düsen zum Zentrum hin zerstäubt, sodass eine Schicht aus Sprühnebel entsteht, die die gesamte Fläche der Turmöffnung bedeckt.

Die heiße Luft oberhalb des Turms trifft auf das kältere Wasser. Es kommt zu einem Temperaturausgleich zwischen den beiden Stoffen. Die Luft nimmt das Wasser auf, das also verdunstet, und wird schwerer. Sie sinkt im Turm-Inneren nach unten und erzeugt gleichzeitig einen Sog, der neue heiße Luft von oben nachzieht. Diese nach unten gerichtete Luftbewegung ist der namensgebende Fallwind. Er kann Geschwindigkeiten von bis zu 80 km/h erreichen. Am Fuße des Turms sind rundum Tunnel eingelassen, in die mehrstufige Turbinen eingepasst sind. Sie werden vom Wnd durchströmt und geraten in Bewegung. Die Bewegungsenergie wird schließlich in Generatoren in elektrische Energie umgewandelt.

Ein selbsterhaltendes System mit null Emissionen

Bei besten Bedingungen soll die Anlage nach Berechnungen des unternehmenseigenen Tools bis zu 1250 MW Leistung bereitstellen. Mit klimatischen Schwankungen über den Tages- und Jahresverlauf soll ein stündlicher Erzeugungsdurchschnitt von immerhin 435 MW realistisch sein. Damit entspricht die Leistung des künftigen Arizona-Turms nach Unternehmensangaben der Hälfte eines durchschnittlichen amerikanischen Atomkraftwerks. Die Leistung kann durch die Anbringung von weiteren Rotoren an der Außenhülle des Turms weiter gesteigert werden.

Bei diesen Angaben handelt es sich um die Nettoausbeute an elektrischer Energie. Einen Anteil des selbsterzeugten Stroms, der nach optimistischen Schätzungen bei 16 % liegt, braucht die Anlage, um das benötigte Wasser zur Betriebstätte und im Turm nach oben zu pumpen. Standorte, deren Wasserbedarf aus dem Meer gespeist wird, brauchen für die Wasserentsalzungsanlage zusätzliche Energie, sodass der Eigenenergieverbrauch auf bis zu 50 % steigen kann. Doch selbst das wäre angesichts der kostenlosen Energie aus der Luft ein Gewinn. Und schließlich arbeiten auch konventionelle Kraftwerke mit erbärmlichen Wirkungsgraden.

Der Goldesel unter den Kraftwerken?

Daher verspricht sich Solar Wind Energy vom Arizona-Tower nach der Amortisierung der Anfangsinvestitionen einen Gewinn von 450 Mio. Dollar aus dem Verkauf der erzeugten Energie. An weiteren möglichen Standorten, etwa in Mexiko, sollen die Türme in der Verantwortung der künftigen Betreiber entstehen, die nur das Knowhow zum Turmbau erwerben. Die Anlagen können in ihrer Größe und Leistung je nach den örtlichen Bedingungen und der benötigten Energie dimensioniert werden und sollen dann zwischen 12 und 18 Mio. Dollar allein durch Lizenzgebühren generieren.

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In ferner Zukunft kann man sich bei Solar Wind Energy auch die Stromversorgung Europas von Nordamerika aus vorstellen. Desertec hat schmerzlich bewiesen, dass das das Prinzip, den Strom dort zu erzeugen, wo die Sonne am heißesten brennt, zwar erfreulich einfach klingt, aber letztlich nur schwer umzusetzen ist. Nicht zuletzt die Übertragungsverluste über viele Hundert Kilometer machen solchen Großprojekten das Leben schwer. Aber auch die arabischen Länder sind nach Aussage des Unternehmens interessiert und haben bereits durchrechnen lassen, wie viel Öl sie damit sparen könnten.

Umweltfreundlicher Strom ohne Ende

Unter der Voraussetzung, dass alles so funktioniert, wie sich das Unternehmen sein Wunderwerk vorstellt, kann sich die Umweltbilanz des Kraftwerks sehen lassen. Das Brauchwasser würde zu bis zu 75 % wiederverwendet oder dem Meer entnommen werden. Den Bedarf illustriert einer der Geschäftsführer mit der Aussage, dass das Kraftwerk weniger Wasser brauchen werde als die Landwirtschaft, die derzeit noch auf der Fläche betrieben wird. Auch seien Tiere nicht gefährdet, weder auf der Erde, noch in der Luft, sodass die einzige Beeinträchtigung der Natur in der Bodenversiegelung durch die Anlage und ihre Infrastruktur besteht.

Die Anlage ist für den Dauerbetrieb vorgesehen und arbeitet mit kostenlosen, unendlichen und natürlichen Ressourcen. Es handelt sich um das erste System, das Wind- und Sonnenenergie in einer Anlage zusammenbringt. Ein atomares Risiko entfällt offensichtlich. Die einzig vorstellbare Bedrohung durch Erdbeben sei durch die einfache, aber widerstandsfähige Konstruktion der Anlage minimal, denn sie übe trotz ihrer Größe weniger Druck auf den Untergrund aus als ein Wolkenkratzer in San Francisco. Schließlich soll eine erzeugte Kilowattstunde nur ein Drittel bis die Hälfte des Preises für konventionellen Strom kosten, der mit atomaren Risiken oder Emissionen verbunden ist. Mit diesem Argument sollte dann auch der letzte Skeptiker zu ködern sein – wenn, ja wenn es denn funktioniert.

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