Die Energie des Höhenwindes ernten

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Das internationale Forschungsteam hat einen Prototyp des rotierenden Arms gebaut, der den Drachen zur Energiegewinnung in die Luft befördern soll und zurzeit in einem Hangar der Universität Freiburg getestet wird. Foto: Patrick Seeger

Windkraftanlagen wandeln die Energie des Windes in elektrischen Strom um. Um eine solche Anlage zu bauen, ist jedoch viel Material nötig. Freiburger Forschende entwickeln angeleinte Flugzeuge oder Lenkdrachen, die eine Alternative darstellen sollen: Diese bestehen aus weniger Material und ernten die Windenergie noch effizienter als ein Windrad. „Ein solcher Drache entspricht der äußeren Flügelspitze einer feststehenden Windkraftanlage“, erklärt Moritz Diehl, Professor für Systemtheorie, Regelungstechnik und Optimierung.

Ein Seil geht vom Boden aus und ist am Drachen befestigt. Es bringt die gewonnene Energie als Leinenzugkraft auf eine Winde mit Elektrogenerator, die ähnlich wie ein Jo-Jo periodisch ein- und ausgerollt wird. Um den Drachen auf eine Flugbahn zu lenken sowie darauf zu halten, sind Programmierarbeit und Elektronik nötig: „Wir steuern dieses instabile System mithilfe von Regelungstechnik“, so Diehl. „Außerdem arbeiten wir daran, Start und Landung zu verbessern, denn diese beiden Abläufe sind besonders kritisch und aufwändig.“ Die Forschenden wollen das Flugzeug mit einem Rotationsstart in die Luft bringen: Eine Vorrichtung dreht das Flugzeug zunächst im Kreis, dann verlängert sich das Seil und das Flugzeug steigt in eine energiegewinnende Lage auf. Auf dieselbe Weise soll es auch wieder sicher den Boden erreichen.

Moritz Diehl und sein Team forschen am Institut für Mikrosystemtechnik, kurz IMTEK, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg.

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(Beitrag Surprising Science, November 2016)

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