Kite statt Windrad: Wie Lenkdrachen die Energiewende vorantreiben sollen

Zu groß, zu laut, zu unflexibel – für Skeptiker sind Windräder oftmals eher ein Schandfleck im Landschaftsbild. Doch Akzeptanz ist entscheidend, damit die Energiewende in Deutschland gelingt. Kann man die Windenergie nicht unauffälliger nutzen? Das geht: Die Flugwindkraft hat das Potenzial, sich von einer Nischentechnologie zu einem ernstzunehmenden Player der Windbranche zu entwickeln.

Ich bin überzeugt davon, dass der Flugwindkraft die Zukunft gehört.“ Florian Breipohl, Geschäftsführer Enerkite

Florian Breipohl, Geschäftsführer des Flugwind-Startups Enerkite, hört das Wort Nische nicht so gern: „Ich bin überzeugt davon, dass der Flugwindkraft die Zukunft gehört.“ Die Zahlen stimmen optimistisch: Rechnerisch lassen sich mit der recht jungen Technologie bis zu 6000 Volllaststunden Strom im Jahr produzieren – das ist nahe an der Grundlastfähigkeit. Dabei liegt der Materialaufwand nur bei etwa zehn Prozent einer herkömmlichen Windenergieanlage. „Es ist ein sehr universelles System“, sagt Breipohl. „Wir haben eine kompakte Anlage, die innerhalb weniger Tage einsatzbereit ist. Deswegen sehe ich die Flugwindkraft nicht als Nische, sondern als Ergänzung.“

Flugwind: Windenergie aufs Wesentliche reduziert

Es ist leicht möglich, Servicetechniker für Windenergieanlagen auf Flugwindanlagen umzuschulen." Florian Breipohl, Geschäftsführer Enerkite

Eine Anlage besteht aus einer Bodenstation und einem Drachen, der 100 Kilowatt Energieleistung produzieren kann. Das Besondere des Enerkite-Systems: Anstelle eines textilen Schirms nutzt das Startup einen starren Flügel, der ohne Steuerelemente auskommt. Das macht den Kite nicht nur leistungsfähig, sondern vor allem simpel – und reduziert die Wartungsarbeiten auf ein Minimum.

Der Flügel besteht aus einer Carbon-Struktur, die mit Oratex bespannt ist, einem für die Luftfahrt zertifizierten, PU-beschichteten Gewebe. Er muss lediglich alle zwei Jahre neu bespannt werden. Die Carbon-Struktur soll zehn Jahre halten. „Im Prinzip sind die Komponenten vergleichbar mit einem Windrad“, so Breipohl. „Der Flügel ist eine Faserverbundstruktur, ähnlich den Rotorblättern. Die Bodenstation entspricht der Gondel. Daher ist es leicht möglich, Servicetechniker für Windenergieanlagen auf Flugwindanlagen umzuschulen – mit dem Bonus, dass die Spezialausbildung für das Klettern wegfällt.“

Deutschland ist führend im Bereich Flugwind. Das betrifft auch die Gesetzgebung: Aktuell ist die Bundesrepublik das einzige Land, das Flugwindkraft über die EEG-Einspeisevergütung fördert. Für die Anlagen benötigen die Unternehmen in der Regel eine Baugenehmigung – das entscheidet das jeweilige Landesrecht. Zudem greift das Bundes-Immissionsschutzgesetz. Noch zu klären ist, wie raumbedeutsam die Anlagen tatsächlich sind. Für die Integration in den Luftraum sollen sie als gefesselte Drohnen klassifiziert werden, da sie Hindernissen ausweichen können. Künftig soll es dafür eine spezifische Flugwindkraft-Richtlinie geben.

Lenkdrachen mit ausgefeilter Software und robuster Bodenstation

Der Startvorgang ähnelt dem eines Lenkdrachens aus dem Spielzeughandel: Ein rotierender Mast zieht den Flügel mit 90 Grad pro Sekunde im Kreis und bringt ihn dann nach oben, wo ihn schließlich die Winde erfassen. „Das war eine sehr aufwendige Entwicklung“, erinnert sich der Enerkite-Chef. „Durch die Rotation durchfliegt der Kite in wenigen Sekunden den Wind in unterschiedlichen Richtungen, ähnlich Scherwinden. Das System muss die unterschiedlichen Windbedingungen, die der Flügel durchfliegt, so ausregeln, dass der Flügel denkt er würde geradeaus gegen den Wind fliegen. Dazu braucht es eine ausgefeilte Software für den Autopiloten und eine robuste Bodenstation, während der Flügel sehr leicht sein muss. Dadurch ist die Anlage zuverlässig und extrem effizient.“ Das definierte Profil ist aerodynamisch überlegen: Ein sogenannter Slat – der Vorflügel, den man auch von Segelflugzeugen kennt – sorgt dafür, den Auftrieb zu maximieren.

Flugwindkraftanlagen sind auch bei Windstille effizient

Das System funktioniert auch in Schwachwindgebieten." Florian Breipohl, Geschäftsführer Enerkite

Der größte Vorteil: Kites können selbst bei absoluter Windstille starten, fliegen und landen. Der hohe Energieertrag resultiert aus der Flexibilität der Flugwindkraftanlagen: „Wir können in größere Höhen gehen, wo der Wind konstanter und stärker weht“, erläutert Breipohl. „Zudem funktioniert das System auch in Schwachwindgebieten: Die Kites entfalten ihre volle Leistung schon bei einer Nennwindgeschwindigkeit von acht bis zehn Metern pro Sekunde. Dadurch erhöhen wir das Fenster der Windhäufigkeit.“ In Küstengebieten, wo meist gute Windbedingungen herrschen, kann die optimale Höhe bereits bei etwa 150 bis 200 Metern erreicht sein. In Schwachwindgebieten wie etwa in Bayern kann es dagegen sinnvoll sein, den Flügel auf 300 bis 400 Metern zu ziehen. Bei welcher Höhe das Optimum erreicht ist, findet die Anlage durch die installierten Windsensoren selbst heraus.

Im Umkreis von 50 Metern ist ein Sicherheitsbereich definiert, in den sich der Flügel mit einer Geschwindigkeit von 30 Metern pro Sekunde jederzeit einziehen lässt – egal, aus welcher Höhe. Das funktioniert geräuschlos und unauffällig. Diese hohe Flexibilität erleichtert auch die Auflagen beim Artenschutz, so Breipohl: „Es gibt Videoaufnahmen, in denen sich die Vögel von der Anlage überhaupt nicht stören lassen. Die fliegen einfach drum herum.“ Technisch machbar sei es auch, größeren Vogelschwärmen oder Flugzeugen und Hubschraubern auszuweichen. „Die Kites verfügen über einen Transponder. So können alle Systeme miteinander kommunizieren und Kollisionen vermeiden.“

Potenzial von Flugwind abhängig von Windenergie-Ausbaupfad

Je nach Ausbaupfad der Windenergie in Deutschland kann die noch recht junge Technologie einen großen Teil zur Wertschöpfung beitragen: zwischen drei und zehn Milliarden Euro sind dem Beratungsunternehmen DIW Econ zufolge möglich. Gleichzeitig kann Flugwind zum Jobmotor in der Windbranche werden. Bei einem ambitionierten Ausbauszenario könnten rund 10 000 neue Jobs geschaffen werden, die sich mit Flugwindkraft beschäftigen; auf dem konservativen Pfad sind es immerhin noch gut 3000 neue Stellen.

Enerkite: Geld aus Förderprogrammen, Crowdfunding und von Investoren

Mit der Kite-Technik kann das Startup vor allem mittelständische Betriebe mit konstantem Strombedarf versorgen. „Unser Zielmarktbereich liegt bei einem Strombedarf von etwa 500 bis 2000 Megawattstunden im Jahr“, sagt Breipohl. Mit einer Anlage könne Enerkite bis zu 600 Megawattstunden im Jahr produzieren. Doch es gebe auch Unternehmen mit einem höheren Strombedarf, die an der neuen Technologie interessiert sind, darunter Konzerne aus dem Verkehrs-, dem Chemie- und Baustoffsektor sowie der Brauereibranche. So werden immer mehr Investoren auf das junge Unternehmen aufmerksam. „Viele kommen selbst aus der Windbranche, beispielsweise Zulieferer. Überdies nutzen wir Förderprogramme wie die EU-Förderung Horizont 2020 und Bundesmittel. Gerade sind wir dabei, den EIC Accelerator zu beantragen.“ Für die Finanzierung wirbt das Startup zudem auf der Plattform Conda für eine Crowdfinanzierung. Dabei können Privatpersonen bereits ab 100 Euro in das Unternehmen investieren – sogar in einzelne Projekte. So wäre es denkbar, dass eine Kommune ihre Flugwindanlage über die Investitionsplattform finanziert.

Geplant ist, dass unser System bis 2028 marktreif ist.“ Florian Breipohl, Geschäftsführer Enerkite

Das nächste Ziel ist die Kommerzialisierung: Aktuell testet das Unternehmen das System in einzelnen Flugversuchen. Die Hauptverschleißpunkte wird man jedoch erst im Dauerbetrieb erkennen. Dafür hat sich Enerkite erfahrene Partner ins Boot geholt, darunter das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Airbus. Sieben Pilotvorhaben hat Enerkite in der Pipeline. Eine erste Anlage für einen Zulieferer aus der Automobil- und Luftfahrtindustrie soll 2026 in den Demobetrieb gehen. „Geplant ist, dass unser System bis 2028 marktreif ist.“ Dafür müsse die Flugwindkraft endlich aus ihrer Nische herauskommen. „So hat die Windenergie irgendwann auch angefangen“, gibt Breipohl zu bedenken. „Damals hat niemand geglaubt, dass sich aus dieser Technologie mal ein derart wichtiger Industriezweig entwickelt. Und genau diesen Weg wollen wir jetzt auch gehen.“