Windhalme – Windenergie ohne Flügel

Wenn wir an Windkraftanlagen denken, haben wir meistens riesige Windräder mit Flügeln im Kopf. Dass Windenergie auch ohne Flügel funktioniert, zeigen die Windhalme eines New Yorker Design Unternehmens. Wie riesige Gräser werden sie vom Wind in Bewegung versetzt und produzieren durch die seitlichen Schwingungen Strom.

Windstalks - Windhalme in Abu Dhabi
Windstalks – Windhalme in Abu Dhabi (Quelle: atelierdna.com)

Schwankende Windhalme erzeugen Energie auf drei Wege

Die Windhalme stammen von dem New Yorker Design Unternehmen Atelier DNA. Noch ist die Idee nur auf dem Papier bzw. den Rechnern des Unternehmens, aber das Design hat den zweiten Platz bei einer Kampagne der Land Art Generator Initiative (LAGI) gemacht. Das Projekt soll vor der Stadt Masdar City in Abu Dhabi realisiert werden, Energie erzeugen und auch als touristische Attraktion gelten.

Vor allem in Deutschland denkt man hauptsächlich an Windkraftanlagen, die mit riesigen Windrädern ausgestattet sind. Aufgrund deren negativen Einwirkungen auf die Umgebung bilden sich immer wieder Bürgerinitiativen gegen solche Projekte. Flügellose Windkraftanlagen werden dabei nur selten angesprochen – leider. Aber was nicht ist, kann ja noch werden!

Die komplette Windkraftanlage in Masdar City soll aus insgesamt 1203 einzelnen Windhalmen bestehen. Jeder einzelne hat eine Höhe von 55m und ist mit einem Fundament versehen, das einen Durchmesser zwischen 10 und 20m besitzt. Jeder Halm bzw, jede Stange hat einen unteren Durchmesser von 30cm und einen oberen von 5cm.

Die Fundamente sowie die Stangen sind auf ihrer Länge bestückt mit piezoelektrischen keramischen Scheiben. Dazwischen sind befinden sich Elektroden, die mit Kabeln verbunden werden. Dabei sind die geraden sowie die ungeraden Elektroden separat miteinander verbunden.

Durch den Wind beginnen die Windhalme nun zu schwingen. Die piezoelektrischen Scheiben nutzen die Schwingungen und die dadurch wechselnden Beanspruchungen und generieren daraus eine Spannung zwischen den Elektroden. An der Spitze eines jeden Windhalms befinden sich LED´s, die leuchten, wenn der Halm zum Schwingen angeregt wird. Ist kein Wind vorhanden, wird auch keine Energie erzeugt und die LED´s bleiben dunkel.

Windstalks - Windhalme in einer Schnittdarstellung
Windstalks – Windhalme in einer Schnittdarstellung (Quelle: atelierdna.com)

Um den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen, befinden sich an jedem Windhalm Generatoren, die hydraulisch betrieben werden. Durch das Schwingen der Halme wird die Bewegung durch ein Fluid über Zylinder aufgenommen. Der dort entstandene Druck wird von den Generatoren genutzt, um zusätzlich Energie zu produzieren.

Was aber, wenn kein Wind weht? Auch hier haben sich die Designer etwas einfallen lassen. Die erzeugte Energie wird gespeichert. Unter dem Feld der Windhalme befinden sich zwei große Kammern. Eine Kammer ist leer, die andere gefüllt mit Wasser. Wird nun Energie durch den Wind produziert, wird Wasser aus der unteren Kammer in die obere gepumpt und dort gespeichert. Bei Windstille kann die obere Kammer abgelassen werden und die Pumpen als Generatoren verwendet werden. Somit ist auch eine Energieversorgung gewährleistet, wenn kein oder zu wenig Wind weht.

Vor- und Nachteile der Energiegewinnung aus Windhalmen

  • mehrere Energiequellen erhöhen den Wirkungsgrad (Piezoelektrik in den Stangen, kinetische Energie aus dem Fluid, Pumpen im Wassertank, die als Generator fungieren können)
  • viele Windhalme auf einer dichten Fläche – Windräder benötigen eine viel größere Nutzungsfläche
  • keine oder nur wenig Geräuscherzeugung durch die Energiegewinnung
  • keine rotierenden und bewegenden Teile
  • Anlage kann als touristische Attraktion genutzt werden (Energie-Erholungspark – ähnlich wie beim Solar Tower Aufwindkraftwerk)

Die Idee ist nur ein Konzept. Wie viel Energie letztendlich aus einem solchen Windpark zu gewinnen ist, kann noch nicht vorhergesagt werden. Die Nachteile bzw. kritischen Fragen könnten folgende sein:

  • bei einer langen Windflaute generiert der Windpark keine Energie mehr
  • die Windhalme müssen in ihrer Form optimal ausgelegt werden, damit die größtmögliche Energieausbeute möglich ist
  • das Unternehmen gibt keine Angaben über die Energieausbeute
  • die Halme sind mit Carbonfasern bestückt – Probleme beim Recycling

Was meinst Du, welche zusätzlichen Vor- bzw. Nachteile haben die Windhalme? Könnten sie auch für Deutschland bzw. Europa eine Möglichkeit für die Energiewende darstellen? Ich freue mich auf Deinen Kommentar.

Über Stefan Reinsprecht 148 Artikel

Hi, ich bin Stefan Reinsprecht, der Herausgeber von Netzkonstrukteur. Als Maschinenbauingenieur mit jahrelanger Erfahrung in der Konstruktion und Entwicklung interessiere ich mich sehr für technische Dinge. Hier erfährst Du Neuigkeiten, aber auch Grundlagen. Viel Spaß beim Lesen.
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