Kleinwindanlagen wirtschaftlich attraktiver machen

Kleinwindanlagen könnten für Privathaushalte und Betriebe eine gute Lösung für eine umweltfreundliche und von externen Anbietern unabhängige Energieversorgung sein. Aktuell stehen jedoch die Kosten sowie der vergleichsweise geringe Ertrag einer großflächigen Etablierung auf dem Markt im Wege. Im Projekt „Wind & Regio“ möchte die Hochschule Emden/Leer gemeinsam mit anderen deutschen und niederländischen Partnern in den kommenden vier Jahren daran arbeiten, die Effizienz der Anlagen zu steigern und sie wirtschaftlich attraktiver zu machen.

Bereits Ende der neunziger Jahre hatte sich die Hochschule in Forschung und Lehre mit regenerativen Energien beschäftigt und mit Blick auf ihre praxisnahe Ausrichtung eine Kleinwindanlage – kurz KWA – vor dem Campus in Emden installiert, die auch heute noch ihre Flügel dreht. In den letzten Jahren wurden auf vielen Dächern in Emden und Leer Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 670 Kilowatt installiert. Mit dem Projekt Wind & Regio soll nun ergänzend dazu auch das Thema Windenergie erneut Fahrt aufnehmen. 

„Wir wollen die Kleinwindkraft aus der Nische holen“, sagt Prof. Dr. Iván Heráez vom Fachbereich Technik der Hochschule Emden/Leer. „Dazu kombinieren wir modernste Technologien wie künstliche Intelligenz und Strömungssimulationen mit praxisnaher Forschung direkt in der Region.“ Er leitet das Projekt Wind & Regio und betreibt seit 2016 ein eigenes Labor in der Abteilung Naturwissenschaftliche Technik, in dem er Studierenden – insbesondere aus dem Studiengang Erneuerbare Energien und Energieeffizienz, Maschinenbau und Umwelttechnik – die technischen Grundlagen und Herausforderungen der Windenergie praxisnah vermittelt.

 Auch im Projekt geht es zunächst darum, Kleinwindanlagen durch den Einsatz innovativer Technologien zu optimieren. Denn auch wenn diese mit der Nähe zum Verbraucher punkten können, erreichen sie aufgrund ihrer Größe nicht die starken und konstanten Winde, von denen große Anlagen profitieren. „In Bodennähe wird der Wind durch Gebäude oder Bäume nicht nur abgelenkt, sondern auch deutlich abgeschwächt und durch erhöhte Turbulenz beeinflusst. Das erschwert eine zuverlässige Ertragsvorhersage sowie die standortgerechte Auslegung der Anlagen und erhöht das Risiko von Fehlinvestitionen“, so Privatdozent Dr. Frank Uhlenhut, der ebenfalls als Experte für Projekte im Bereich der nachhaltigen Forschung seitens der Hochschule in das Projekt eingebunden ist. 

Hier setzt das Konsortium von Wind & Regio mit konkreten Zielen an: Geplant ist unter anderem die Entwicklung eines passiven Blattverstellmechanismus‘, der die Rotorblätter abhängig von der Windgeschwindigkeit selbstständig in eine aerodynamisch optimale Stellung bringt – ganz ohne externe Antriebe oder Sensorik. Ergänzend dazu soll ein modulares Konzept für Rotorblätter und Turmstrukturen entstehen, das eine flexible Anpassung an unterschiedliche Standorte und Windbedingungen ermöglicht. „Ein besonders spannender Aspekt ist der Einsatz eines KI-basierten Prognosesystems, mit dem wir die Windverhältnisse bis in 30 Meter Höhe präzise und in Echtzeit vorhersagen wollen“, so Herráez. Zudem ist ein intelligentes Regelungssystem geplant, das die Drehzahl von Rotor und Generator dynamisch an die Windverhältnisse anpasst, um den Energieertrag zu maximieren und mechanische Belastungen zu reduzieren.

Perspektivisch sollen im Projekt drei Anlagen errichtet werden: eine auf dem Gelände der Hochschule in Emden sowie zwei weitere bei den Projektpartnern Windmolens op Maat sowie bei Ondernemend Emmen in den Niederlanden. Letztere stehen als Beispiele für eine private oder landwirtschaftliche Umgebung. „Durch den Einsatz dieser neuen Technologien können Kleinwindanlagen künftig dazu beitragen, die typischen Versorgungslücken von Photovoltaikanlagen, insbesondere nachts und in den sonnenarmen Wintermonaten, zu schließen.“, so Herraéz. 

Das Projekt Wind & Regio wird im Rahmen des Interreg VI-Programms Deutschland-Nederland durchgeführt und mit 1.928.755,00 € durch die Europäische Union, das Land Niedersachsen, das Ministerie van Economische  Zaken, das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie NRW sowie die Provinzen Groningen, Gelderland und Drenthe mitfinanziert.

Projektpartner: 

• Hochschule Emden/Leer

• ForWind - Universität Oldenburg

• Otto Reinke

• Windhorst Stahl- & Metallbau GmbH

• Hanzehogeschool Groningen

• Qconcepts Design & Engineering B.V.

• Right Connection

• DNL-contact GmbH & Co.KG

• Ondernemend Emmen BV

• Windmolens op Maat BV

Nähere Informationen unter https://deutschland-nederland.eu/de/projects/wind-regio/.