Aufwindkraftanlage Globodyn, die neue Entwicklung von Windkraftanlagen

Der Globodyn erschließt ein Alleinstellungsmerkmal / Pressebild: Constant Seiwerath
Der Globodyn erschließt ein Alleinstellungsmerkmal / Pressebild: Constant Seiwerath
Der Globodyn erschließt ein Alleinstellungsmerkmal / Pressebild: Constant Seiwerath

Neuer Meilenstein für die Energiewende.

(WK-intern) – Ein Franzose, ein Deutscher und ein Luxemburger, haben ein Konzept für eine komplett neue Art von Windkraftanlage für die Industrie entwickelt und sie auf den Namen Globodyn getauft.

Was auf den ersten Blick wenig bemerkenswert erscheint, sieht im Zusammenwirken aller Details sehr erfolgversprechend aus und kann durchaus als eine neue Art der Stromproduktion und deren Speicherung gelten.

Stark vereinfacht handelt es sich um eine Weihnachtspyramide, welche sehr viele Leute als Andenken aus dem Erzgebirge kennen. Weniger bekannt ist, dass bereits in den sechziger Jahren der Amerikaner Van Delic Versuche gefahren hat mit Solarwärme, welche er durch 20 Meter hohe konische Rohre geleitet hat. Die Rohre standen fast senkrecht und waren unten und oben offen. Sie wurden der Sonne ausgesetzt und die Luft strömte hindurch, immer schneller weil die Rohre im Querschnitt von unten nach oben gleichmäßig dünner wurden. An ihrer oberen Öffnung vermochte der Luftströmung mit Geschwindigkeiten von über 100 km/h eine Windkraftanlage anzutreiben und entsprechende Leistungen zu erzeugen. Keine andere Aufwindkraftanlage schaffte bis heute mit so geringem Einsatz ähnlich hohe Wirkungsgrade.

Aufbauend auf diesen Erfahrungen stellt diese neue Entwicklung eine Mischung dar zwischen mehreren konischen Rohre und einer Weihnachtspyramide.

Was ist das Aufsehenerregende an dieser neuen Entwicklung.

Mit der besonderen Formgebung der Rohre ist es erreichbar, beim Einsatz von Wärme in der Aerodynamik zu verbleiben und zu vermeiden in die Thermodynamik abzugleiten. Stromabwärts von Windkraftanlagen sinkt im Gegensatz zu Dampfturbinen weder der Luftdruck noch die Temperatur. Die Luft wird nur gedehnt. Stromabwärts von Windkraftanlagen ist die Luft sogar wärmer. Dass Windkraftanlagen nicht den Gesetzen der Thermodynamik unterliegen, lässt sich einfach beweisen. Wären Windkraftanlagen von den Gesetzen der Thermodynamik abhängig, würde es hinter jeder Windkraftanlage sehr kalt werden; von +15 Grad Celsius = 288 K auf 96 Kelvin = minus 177 Grad Celsius. Auch der Luftdruck würde von 1000 Millibar auf 333 Millibar sinken. Dies ist bekanntermaßen nicht der Fall.

Aufsehenerregend ist, dass man bei Windkraftanlagen, welche mit warmer Luft betrieben werden, stromabwärts des Rotors einen großen Teil der Wärme zurückgewinnen und wieder verwerten kann. Das ist keine Spinnerei, sondern es wird ebenfalls beweisen durch drei anderen Patentanmeldungen: Von der Deutschen Luft-und Raumfahrt (De 10 2008 013 141); von der Firma SIEMENS (EP 2674 592 A); sowie von Prof. Dr. Ing. Herbert Weh (DE 102010 005 510B4) aus Oberstaufen (früher Uni Braunschweig).

Beim Globodyn wird stromabwärts des Windrotors ein Anteil von 50 bis 70 % der Wärme zurückgewonnen und stromaufwärts wieder zuführt. Bei Wärmezuführung, sei es Abfallwärme von der Industrie, von Geothermie, von Solarenergie oder Wärme aus Biomasse ist nicht mehr die Thermodynamik mit dem begrenzenden Carnot-Wirkungsgrad maßgebend, sondern nur noch der Betz- Wirkungsgrad der Aerodynamik. Mit Wärmerückgewinnung ist in der Aerodynamik, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen ein deutlich höherer Wirkungsgrad erreichbar als dies in der Thermodynamik möglich ist. Durch die Wärmerückgewinnung braucht man nicht mehr so viel Primärenergiewärme einzusetzen, was den Wirkungsgrad zusätzlich verbessert. Es entsteht ein weiterer unerwarteter indirekter Vorteil. Durch das Abkühlen der Abluft, wird die Ausdehnung der auszustoßenden Luft jetzt wieder kleiner. Weil weniger Luft „weggeblasen“ werden muss, steigt nochmal der Wirkungsgrad leicht an. Anknüpfend sinkt der Schalldruckpegel.

Dies alleine stellt bereits eine entscheidende Besonderheit für die Energiewirtschaft dar, ist aber noch immer nicht das ganze Ergebnis der Entwicklung und Gestaltung dieses neuen Kraftwerkes.

In Kombination mit einer neuartigen Technologie kann, je nach Bedarf der Globodyn über einen zusätzlichen Energiespeicher verfügen, welcher den produzierten Strom kurzfristig speichern kann und zu einem späteren Zeitpunkt als Regel-Energie abgeben kann, wodurch die Wirtschaftlichkeit noch vergrößert wird. Dieser neue Energiespeicher ist ein Schwungradspeicher, welcher über viele einzelne Bewegungskörper verfügt, welche vergleichbar einer Achterbahn fest aber trotzdem beweglich miteinander gekoppelt sind und mal schneller oder mal langsamer auf Supraleiter in ihrer Umlaufbahn schweben. Die Energieverluste liegen, je nach Ausführung bei wenigen Prozent. Der Gewinn durch den Strompreis von Regel-Energie liegt bei einem Vielfachen verglichen mit der Einspeisung nach dem EEG. Im Gegensatz zu Pumpspeicher-Wasserkraftwerken, wo die Wassermassen erst einmal beschleunigt werden müssen, ist dieser Energiespeicher als Dauerspeicher immer in Bewegung und kann sofort, in Bruchteilen von Sekunden, einspeisen.

Der Globodyn erschließt ein Alleinstellungsmerkmal.

Wärme, insbesondere Abwärme gibt es überall in der Industrie, insbesondere in der Stahl-, der Glas- und der Chemieindustrie, aber auch in Klein- und Mittelbetrieben. Natürliche Energiequellen sind hauptsächlich Geothermie (Thermalbäder), Solarenergie und Biomasse. Wegen der meist zu geringen Temperatur war Abwärme selten nutzbar und wurde massiv verschwendet. Dazu zählen auch nicht erfolgreiche Tiefenbohrungen und bereits ausgebeutete Ölquellen deren Inhalt eine zu geringe Temperatur hergibt, um z.B. eine Dampfturbine oder Stirlingmotoren effektiv anzutreiben. Mit dem Globodyn ist deren Nutzung jetzt möglich.

Das Endziel ist die Umsetzung in Anlagengrößen von wenigen -zig kW bis in den XXL Megawattbereich. Dieses neuartige Kraftwerk bietet gleich mehrere zusammengeführte Erfindungen und Entwicklungen, die dieses System einzigartig machen:

  • Selbst erzeugte sehr hohe Windgeschwindigkeiten deutlich oberhalb von 100 km/h.
  • Der Wirkungsgrad einer WkA ist im Gegensatz zur Thermodynamik fast über den gesamten Arbeitsbereich gleich hoch.
  • Teilweise Wärmerückgewinnung im Kreislauf.
  • Speicherung der Energie am Standort und/oder Standortunabhängig.
  • Bei Bedarf zur Verfügung stellen von schneller Regelenergie.
  • Sinnvolle Stromproduktion von bisher ungenutzter Abfallwärme.

PM: Constant Seiwerath

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