Eine erneuerbare Energie-Innovation, die Höhenwinde ausnutzt
Flugwindkraftanlagen, die in mehr als 300 Metern Höhe das Potenzial der Höhenwinde zur Stromerzeugung ausschöpfen? Das klingt nicht nur nach einer erneuerbaren Energie-Innovation, sondern ist es auch! Die EnerKíte Flugwindkraftanlagen sind so konzipiert, dass sie dieses Höhenwindpotenzial zum Erzeugen von grünem Strom nutzen. Damit können sie der Energiewende nicht nur Schubkraft verleihen, sondern sie in neue Bahnen lenken. Denn auf 80 Prozent der Erdoberfläche herrschen in höher gelegenen Luftschichten stärkere und stetigere Winde. Auf diese zielen die EnerKíte Flugwindkraftanlagen zur Energieerzeugung ab. Eine pfiffige Lösung an der Schwelle zur Markteinführung, an der sich nun auch private Anleger beteiligen können.
Windenergie als tragende Säule der Energiewende
Im Vergleich zu EnerKíte Flugwindkraftanlagen eignen sich nur 25 Prozent der Flächen an Land für große Onshore-Windräder, die im Megawattbereich operieren und gerade einmal zwei Prozent der Flächen für Kleinwind-Anlagen. Das verdeutlicht das bislang unerschlossene Potenzial der Windkraft. Hinzu kommt, dass windreiche Standorte knapp sind und mit anderen Flächennutzungen konkurrieren. EnerKíte Anlage könnten einerseits durch den geringen visuellen Impakt für mehr Akzeptanz sorgen, ermöglichen die Verdichtung von bestehenden Windparks und dürfen als bauliche Nebenanlage nach §35 BauGB auch außerhalb ausgewiesener Windnutzungsgebiete genehmigt werden, wenn die Leistung unter 600 kW liegt. Hier setzt EnerKítes Strategie zum Markteinstieg mit Produkten ab 30 kW Leistung an.
Langfristige Vision mit Etappenzielen
Das Team bestehend aus erfahrenen Flugexperten, Ingenieuren, Designern, Informatikern und Unternehmern hat mit den EnerKítes eine einzigartige innovative Windflugkraft-Anlage konzipiert. Die EnerKítes operieren in Höhen von mehr als 300 Metern und fangen dort die Windenergie der Höhenwinde mit ihren hohen Windgeschwindigkeiten ein, wie sie sonst nur auf offenem Meer in weitaus niedrigeren Höhen vorherrschen. EnerKítes sind somit in der Lage, auch an Land, die Kraft des Windes aus windreichen, luftigen Höhen zu nutzen und so Windenergie für eine grüne erneuerbare Stromerzeugung zu ernten.
Diese Idee verfolgt das EnerKíte Team nun schon seit mehreren Jahren. 2010 gründeten sie dazu die EnerKíte GmbH und realisierten bereits 2012 die erste mobile Flugwindkraftanlage. Diese erzeugte, noch mit einem Stoff-Kite ausgestattet, bereits 30 kW Leistung und verfügte über einen 50 kWh Speicher. 2014 wies das Fraunhofer Institut IWES die Flugfähigkeit des Drachens in einem 72 Stunden andauernden Langzeitflug nach. Seitdem hat das Team viel Zeit und Kraft in die Entwicklung der automatisierten Steuerungs- und Regelungstechnik gesteckt. Was eine Anpassung der Soft- und Hardware nach sich zog.
Funktionsbeweis ist erbracht
Ziel der EnerKíte GmbH ist, mit ihren automatisierten Flugwindkraftanlagen den Weg frei für eine saubere, nachhaltige und günstige Energieversorgung aus erneuerbarer Energie auf der ganzen Welt zu machen. Dabei sollen die EnerKítes die Energiewende nicht nur sprichwörtlich in neue Höhen treiben, sondern eine vollkommen neue Art der Windernte ermöglichen. Dass der automatisierte Drachenflug im Erntebetrieb funktioniert, hat das EnerKíte Team mit dem Konzeptbeweis („Proof of Concept“) bereits erbracht. Nun geht es darum, die EnerKítes in den Markt einzuführen, um sie anschließend in die Skalierung zu bringen und für einen Markthochlauf zu rüsten.
So hat ihre Demonastrationsanlage EK30 unter Feldbedingungen nun schon mehr als 500 Teststunden sowie tausende Starts und Landungen absolviert. Seit mehr als einem Jahr ist das Team einmal wöchentlich auf dem Feld und lässt den Flugwindkraftanlagen steigen. Unter Einsatz modernster Technik, neuartiger Materialien sowie einer intelligenten Steuerungstechnik schöpft der Flugwindkraftanlagen ein Maximum der Energie aus.
Derzeit ist ein erstes Serienprodukt in Planung, dessen Marktlaunch für Ende 2024 anvisiert ist. Der EK200 wird mit einer Größe von 30 m2 Flügelspannweite leistungsfähiger als bestehende PV-Anlagen und Windenergie-Anlagen sein. Nach Angabe des Unternehmens kann der EnerKíte EK200 in seiner rechnerischen Jahresproduktion doppelt so viel Strom wie ein Windrad und das fünf- bis sechsfache einer PV-Anlage gleicher Leistung erzeugen.
Robuste Bauweise und besondere Funktionsprinzipien
Durch das automatisierte Start- und Landesystem können die EnerKítes rund um die Uhr fliegen. Damit kann der EnerKíte 90 Prozent seiner Arbeitszeit Leistung erbringen. Möglich macht es die besondere Konstruktion und Funktionsweise der Flugwindkraftanlagen. Denn die Flügel des Drachens sind aus äußerst leichten, robusten und langlebigen Faserverbundwerkstoffen gefertigt. Das beschert der Flugwindkraftanlage nicht nur eine lange Lebenszeit, die laut Unternehmen bei 10 Jahren, trotz hoher Beanspruchung, liegt. Zudem ermöglichen die ultraleichten Flügel eine Ausrichtung auf geringe Nennwinde.
Mit einer Seillänge von bis zu 600 Meter gelangen die Flugwindkraftanlagen in Höhen, wo stetige Windverhältnisse vorherrschen, um dort die Windenergie abzuschöpfen. Am Drachen sind drei Seile befestigt. Von denen zwei dem Lenken und Manövrieren des Drachen dienen. Ein drittes Seil leitet die Windenergie aus der Luft in einen Generator am Boden, der hier in einer mobilen Container-Einheit in Strom gewandelt wird. Dort wird er von einem Speichersystem aufgefangen oder kann direkt vor Ort für die Stromversorgung genutzt werden.
Hohe Energieausbeute rund um die Uhr
Über einen rotierenden Mast startet der Flugwindkraftanlagen vollautomatisch. Die Rotation reicht aus, um für genügend Anströmung und schließlich Auftrieb zu sorgen, selbst bei geringem Wind oder Windstille. Ist der Flugwindkraftanlagen einmal gestartet, arbeitet er zyklisch, in einem zweiphasigen Rhythmus. Während der Arbeitsphase fährt das Seil der Flugwindkraftanlagen aus. Dieser fliegt dann bei maximaler Seilkraft quer zum Wind. Das wiederum treibt das Gewinde des Generators am Boden an. Um in der Arbeitsphase möglichst viel Energie aus der Höhe zu ernten, fliegt der EnerKíte achten.
Während der Rückholphase zieht ein automatisierter Mechanismus den Drachen über die Lenk- und Steuerungssoftware auf schnellstmöglichen Weg ein, um ihn im Anschluss wieder starten zu lassen. Damit beginnt ein neuer Zyklus. Mit diesem sogenannten JoJo-Effekt kann die Flugwindkraftanlage ununterbrochen in die Lüfte steigen, um dort Windenergie abzuschöpfen. Währenddessen die Rückholphase so kurz ist, dass nur geringe Energieverluste auftreten. So geht lediglich in der sehr kurz gehaltenen Rückholphase Nennleistung verloren. Was schließlich in einen positiven Energiebeitrag und eine hohe Auslastung des Drachen von 50 bis 75 Prozent mündet.
Zwar sind derzeit die Investitionskosten für Flugwindkraftanlagen aufgrund seiner verwendeten Materialien und Komponenten hoch. Doch ihre Auslastung ist bei Markteintritt bereits deutlich höher. Damit sind EnerKítes langfristig in der Lage, die Stromgestehungskosten zu verringern. In spezifischen Einsatzbereichen rechnen sich die Anlagen, laut Unternehmen, bereits nach zwei bis vier Jahren.
Weniger Backups, dafür Grundlastfähigkeit bei erneuerbarer Energie herstellen
Schon der EnerKíte Funktionsprototyp EK200 FP mit seinen Flügelspannweiten von derzeit 14 m2 erbringt eine Leistung von 30 kW. Das entspricht in etwa dem Energiebedarf von 60 Haushalten. Das erste Serienprodukt EK200 soll eine Leistung von 100 kW erbringen. Das würde in etwa dem Energiebedarf von 200 Haushalten entsprechen. Langfristig soll die Reise jedoch in den Megawattbereich gehen, denn das Unternehmen verfolgt die Vision erneuerbare Energien mit der Kraft der Höhenwinde in die Grundlastfähigkeit zu überführen.
Dabei soll die EnerKíte-Technologie sowohl für Onshore als auch Offshore-Anwendungen im Megawattbereich skalieren. Denn derzeit gehören die erneuerbaren Energien zwar zu den sauberen Energien, sind aufgrund ihrer Volatilität aber nicht stetig verfügbar und trotz Wetterprognosen eingeschränkt plan- oder berechenbar. Somit benötigt eine verlässliche Energieversorgung aus erneuerbaren Energien immer auch ein Backup.
Solche Backups sind beispielsweise Energiespeicherlösungen oder Power-to-X Energiewandelverfahren. Doch auch sie funktionieren nur durch ein Zusammenspiel mit verschiedenen regenerativen Energiequellen, wie Sonne, Wind, Biomasse, Wasserkraft und dem Einsatz intelligenter, digitaler Tools, Sensorik und anderer Technik.
Einsatzbereiche und Anwendungen der Flugwindkraftanlagen
Viele neuartige Energielösungen befinden sich aktuell in der Entwicklungsphase, stehen kurz vor dem Markteintritt oder ihrer Skalierung. Doch trotz aller Fortschritte, die gemacht werden, sind Diesel-Generatoren nach wie vor weltweit am verbreitetsten. In manchen Regionen sind sie sogar die einzig verfügbare Energiequelle für die Bewohner. Doch ihre Nutzung geht mit einer hohen Umweltverschmutzung durch den Ausstoß von Treibhausgasen und Schadstoffen einher, die zudem negativ auf das Klimaschutz-Konto einzahlen.
Daher ist ein erklärtes Ziel von EnerKíte Dieselgeneratoren durch ihre Flugwindkraftanlagen zu ersetzen und damit eine saubere Alternative zur Energiegewinnung verfügbar zu machen. Denn ihre Flugwindkraftanlagen sind genauso mobil und flexibel einsetzbar wie Dieselgeneratoren. Sie können jedoch weitaus günstiger Strom erzeugen. Langfristig rechnet EnerKíte mit Erreichen des Megawattbereichs mit Stromgestehungskosten von drei Cent.
Weitere Einsatzbereiche für die Flugwindkraftanlagen sieht das Unternehmen im Bergbau, Katastrophenschutz, aber auch als ultraschnell Ladelösung für die Elektromobilität in entlegenen und ländlichen Regionen. Somit können mit den Flugwindkraftanlagen verschiedene, sich im Aufwind befindende Teilmärkte miteinander verknüpft werden.
Crowdinvesting-Kampagne mit offenen Beteiligungsmöglichkeiten
Demnach adressiert das Unternehmen Wachstumspotenziale in verschiedenen Bereichen und zielt auf eine Zusammenführung dieser für eine weltweite, grüne nachhaltige Energieversorgung ab. Um dieses Ziel zu erreichen, hat das Unternehmen seinen ersten Funktionsprototypen, den EK200 FP gebaut. Ihn bringt das Unternehmen als Minimalprodukt an den Markt, um ihn gemeinsam mit Pilotkunden weiter zur Serien-Reife und damit in die Skalierung zu bringen, die einen Markthochlauf ermöglicht.
Neben den bereits erteilten Zusagen und bestehenden Interessensbekundungen von weiteren Partner-Unternehmen hat EnerKíte eine Förderempfehlung in Höhe von 3,5 Millionen Euro an öffentlichen Fördergeldern erhalten. Weitere finanzielle Mittel hat das Unternehmen über Privatinvestoren eingesammelt.
Aktuell hat EnerKíte eine Kampagne auf der Crowdinvesting-Plattform FunderNation, nun bereits zum zweiten Mal, gestartet. Mit der ersten Kampagne 2016 hat EnerKíte unter anderem den Bau seines Funktionsprototypen realisiert. Bereits mehr als eine halbe Million hat EnerKíte nun bereits mit der zweiten Kampagne auf FunderNation eingeworben. Die Kampagne endet Ende Januar 2021 und steht Interessierten offen, die sich mit einer Mindesteinlage in Höhe von 350,- Euro beteiligen möchten.
Weitere Details zur Crowdinvesting-Kampagne findest du unter folgendem Link. Du wirst zur Webpage von FunderNation weitergeleitet.
Wertschöpfung und Kernkompetenzen des Unternehmens EnerKíte
Die TU Berlin, das Deutsche Luft- und Raumfahrt-Institut (DLR), Spezialisten des Faserverbundwerkstoffe Invent sowie die Teut Windprojekte GmbH sind langjährige Forschungs- und Entwicklungspartner. Sie arbeiten gemeinsam an der Realisierung der EnerKite Vision. Als Unternehmen hat sich EnerKite auf das Erbringen von Entwicklungsleistungen spezialisiert. So baut EnerKíte seine Prototypen selbst und sorgt sowohl für den Aufbau sowie für die Endmontage. Hingegen soll die Montage der EK200-Serie an einen erfahrenen Industriepartner ausgelagert werden, der dafür frühzeitig an Bord geholt wird.
Zu einem Kern-Asset des Unternehmens gehört neben dem Know-how, welches über Patente gesichert wird, die Softwareentwicklung. Weitere Komponenten, die für den Bau der Flugwindkraftanlagen benötigt werden, wie zum Beispiel der Container mit Speicheranlage, die Mechanik des Start- und Landesystems sowie die Flügel kauft das Unternehmen dazu, genauso wie Antriebskomponenten, Hardware und Sensorik. Wartung und Reparatur will das Unternehmen wiederum in Eigenregie über eine eigenständige Organisationseinheit übernehmen.
Fazit: Klimafreundliche Lösung für die globale Energiewende in Sicht
Flugwindkraftanlagen haben ein großes Potenzial zur Nutzung der Höhenwinde und damit einer nahezu konstanten erneuerbaren Energiequelle. Aus ihr kann Energie im Megawattbereich gewonnen werden. Doch um dieses Potenzial abzuschöpfen, müssen die Flugwindkraftanlagen noch einige Meilensteine erreichen. Über kurz oder lang zählen die EnerKítes zu einer vielversprechenden erneuerbaren Energie-Technologien mit disruptivem Charakter. Denn sie können nicht nur Dieselgeneratoren, sondern ebenso Kohlekraftwerke ersetzen.
Selbst bestehende Windanlagen können sie überflügeln, da die EnerKítes sich insbesondere für das Erschließen neuer Standorte in ländlichen Regionen eignen. Ebenso können sie in unwegsamen Geländen oder auf hoher See Windenergie in großen Meerestiefen nutzbar machen. Durch sie können nicht nur Emissionen, sondern ebenso Ressourcen eingespart werden.
Sie benötigen im Schnitt 95 Prozent weniger Material und verfügen über einen 75 Prozent kleineren CO2-Fußabdruck zu modernen Windenergie-Anlagen. Das wiederum macht sie zu einer besonders klimafreundlichen erneuerbaren Energien-Lösung, mit der sich ebenso der Speicher- und Netzausbaubedarf verringern lässt. Am Ziel angekommen, können die Flugwindkraftanlagen weltweit Strom aus erneuerbarer Energie zu günstigen Stromgestehungskosten in Höhe von 3 Cent erzeugen und ihr Potenzial für eine globale Energiewende entfalten.
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