TECHNOLOGIE

Im Rahmen des Forschungsprojekts EnerGlider wird eine innovative Flugwindkraftanlage entwickelt, welche zum Ziel hat, energiereiche Höhenwinde zu nutzen. Im EnerGlider-Projekt wird dazu ein vollautomatisierter Flugkörper, welcher über ein Seil mit einer Bodenstation verbunden ist, gezielt in den Wind gelenkt. Das Seil überträgt dabei die am Flugkörper auftretenden Kräfte an eine Bodenstation, wo durch das Abwinden des Seils von einer Seiltrommel eine Rotationsbewegung entsteht. Über einen dazu geschalteten Generator lässt sich diese Rotation in Elektrizität umwandeln.

Der Flugzyklus wird in zwei Phasen aufgeteilt, die Energiegewinnungsphase und die Rückholphase. In der Energiegewinnungsphase entfernt sich der Flugkörper durch den Einfluss der Windkraft immer weiter von der Bodenstation und gewinnt an Höhe.

In dieser Flugphase wird das Seil an der Seiltrommel abgewickelt, wobei die sich einstellende Rotationsbewegung in Elektrizität umgewandelt wird. Ist eine definierte Seillänge abgewickelt, geht der Flugkörper in die Rückholphase über. Dabei steuert der Flugkörper auf direktem Weg zurück, wobei das Seil mit möglichst geringer Arbeit wieder aufgewickelt wird.

Das EnerGlider System zeichnet sich dadurch aus, dass die sehr energiereichen Offshore-Winde mit einem Gleiter und einer schwimmenden Bodenstation genutzt werden. So muss die Bodenstation lediglich von einem Schlepper in die gewünschte Position gezogen und mit einer bereits vorher installierten Verankerung gekoppelt werden. Das EnerGlider-Flugsystem ist als Nurflügler mit eigenen Steuerelementen ausgelegt. Mit den eigenen Steuerelementen ist dieser Gleiter in der Lage, vollautomatisiert zu starten und zu landen, sowie entkoppelt vom Seil fliegen zu können. Dies ist insbesondere für Wartungs- und Installationsarbeiten von großem Vorteil, wenn die Flugsysteme mit ihren eigenen Steuerelementen auch selbstständig zu einer Basisstation fliegen können.

Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungsprojekt EnerGlider wird in den ersten drei Jahren ein skaliertes Testsystem mit einem angestrebten Leistungsbereich von bis zu 20 kW entwickeln. Dabei beträgt die Spannweite des skalierten Gleiters 4,5 m. Zunächst soll das System nur in einer OnShore-Umgebung betrieben werden. Nach dieser dreijährigen Projektphase plant das Konsortium in einem möglichen Folgeprojekt die Skalierung des Systems auf eine Höhenwindanlage für die Offshore-Umgebung mit einer 3 MW Nettoleistung.

Dabei verfolgen die Projektpartner eine ganzheitliche Betrachtung, um ein System zu entwickeln, das:

wartungsarm
robust und betriebssicher
und störunempfindlich ist

TEILASPEKTE DER ENTWICKLUNG SIND:

  • Gleiter mit hoher aerodynamischer Effizienz, hohem Leistungspotential und ausreichender Robustheit gegenüber auftretenden Umwelteinflüssen

  • Ausfallsicheres Betriebskonzept in Anlehnung an höchste Sicherheitsstandards der Luftfahrtindustrie

  • Vollautomatische Flugregelung zum eigenständigen Flugbetrieb des Gleiters

  • Offshore-taugliches Winden- und Generatorkonzept

  • Konzeption und Entwicklung einer maritimen Infrastruktur für den Offshore-Einsatz

WAS UNS VON ANDEREN VORHABEN DIESER ART ABGRENZT

EFFIZIENT

Die Auslegung des Flugsystems als Nurflügler-Gleiters geht mit einer hohen aerodynamischen Effizienz und somit auch einem großen Leistungspotential des Gesamtsystems einher. Des Weiteren werden durch die Verwendung von nur einem Seil als Verbindung zwischen Bodenstation und Gleiter die seilbehafteten Verluste möglichst gering gehalten. Darüber hinaus ist das System in der Lage, mittels automatischer Betriebsarten auf äußere Umwelteinflüsse wie beispielsweise eine sich ändernde Windrichtung und Windstärke zu reagieren und einen effizienten Betrieb zu garantieren.

ROBUST

Die Regelung des Flugsystems ist robust ausgelegt, um so auch bei sich ändernden Wetterbedingungen noch operieren zu können. Drohen extreme Wetterbedingungen die Betriebsgrenzen des Systems zu überschreiten, landet der Flugkörper unverzüglich auf der Plattform und wird dort sicher gehalten. Alternativ besteht auch die Option, das Flugsystem entkoppelt vom Seil zu einer Basis an Land zu fliegen.

MODULAR

Die Teilsysteme des EnerGlider Konzeptes sind so konfiguriert, dass diese auch mit geringem Aufwand ausgetauscht werden können. Dies reduziert den Wartungsaufwand und ermöglicht eine bessere und unabhängige Weiterentwicklung von Teilaspekten des Systems.

AUTARK

Mehrere Softwarekomponenten überwachen das System durchgehend, sodass verminderte Effizienz oder im Extremfall betriebsbeeinträchtigende Veränderungen am System detektiert werden können. Entsprechende Maßnahmen zur Rekonfiguration des Systems werden vorgesehen, um den Betrieb möglichst lange fortführen zu können.

= Vorteile für die Wahl der Einsatzgebiete, bei Installation, Wartung und Betrieb des Systems.