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Windspiele: Erfinder aus Eichenau

Windspiele: Erfinder aus Eichenau

Windspiele: Erfinder aus Eichenau

Von Stefan Salger : SZ vom 17.12.2014

Ein schneidender Wind, der einen frösteln lässt, streicht über die längst stillgelegte Landebahn. Robert Penn lässt sich davon die gute Laune nicht verderben. Die wird umso besser, je stärker der Wind auf dem Fliegerhorst weht. Penn ist um die 50, sein genaues Alter will er lieber nicht sagen. Seit sieben Jahren tüftelt er an einer Windkraftanlage, die alles auf den Kopf stellen könnte, was bislang als gewiss galt. Seit einem Jahr dreht sich eine Pilotanlage auf dem Dach eines angemieteten, ausgedienten Hangars. Die Messwerte übertreffen alle Erwartungen. Und ein Experte des Fraunhofer-Instituts räumt ein, dass "der Herr Penn immer wieder für eine Überraschung gut ist".

Der Eichenauer, der seinen Beruf als Elektriker vor ein paar Jahren an den Nagel gehängt hat, passt ziemlich gut ins Bild des zerstreuten Erfinders: schulterlange, teils ergraute Haare, drei beim Hantieren mit schweren Magneten abgequetschte Fingerkuppen. Wenn er versucht, seine Entwicklung zu erläutern, dann überschlagen sich die Sätze und er überschüttet seine Gesprächspartner mit einem Schwall an Fachbegriffen und Formeln. "Ich bin in gewisser Weise ja wirklich ein Verrückter, das weiß ich selbst", gibt Penn unumwunden zu. Anfangs amüsierten sich Experten noch über die seitenlangen, handgeschriebenen Berechnungen oder Modelle aus Pappe. Aber dieses Ding im Maßstab 1:2, das sich da am Rande der Landebahn dreht, ist keine graue Theorie mehr. Nach akribischen Berechnungen, Tests in Windkanälen und - auf einem Autodach montiert - auf der Landebahn ist es längst Praxis.

Diese Praxis sieht so aus: Seit zwei Monaten wird von der Anlage Strom ins Netz eingespeist. Entscheidend sei ja, was am Ende herauskommt. Und das kann sich sehen lassen: Der Ertrag ist Messungen zufolge doppelt so groß wie bei herkömmlichen Anlagen mit einem ähnlichen Bauprinzip, wie es sie beispielsweise in Unterhaching oder im Münchner Stadtteil Bogenhausen gibt. Der Wirkungsgrad, der das Maß an Windenergie beschreibt, das in Strom umgewandelt wird, soll bei bis zu 50 Prozent liegen - und damit auf dem Niveau der bekannten, viel höheren und sehr teuren Windräder.

In Fachkreisen wurde ein solcher Wert bislang kaum für möglich gehalten. Auch Günter Beermann, Landesvorstand im Bundesverband Windenergie, ist skeptisch. Das Bauprinzip hält er für ausgereizt, die bekannten großen Windräder schon deshalb für die bessere Alternative, weil man erst jenseits von hundert Metern aus den Turbulenzen herauskomme: "Wir brauchen eine gleichmäßige Windströmung." Beermann räumt aber ein, er kenne Penns Konzept nicht.

Dieser ist der Überzeugung, dass im Falle weiterer Optimierungen erst bei einem Wirkungsgrad von 70 Prozent Schluss wäre. Der eigentliche Clou ist aber die wenig reparaturanfällige und relativ kostengünstige Bauweise. Deshalb soll sich die Stromerzeugung damit bereits ab einer Bauhöhe von 50 Metern rechnen. Trifft das alles zu, dann wäre es ein Lichtblick für die Windkraft in Bayern, deren Schicksal vor ein paar Wochen besiegelt zu sein schien. Seither gilt im Freistaat ein Gesetz, das den Bau von Windrädern nur dann zulässt, wenn diese den zehnfachen Wert ihrer Höhe von der nächsten Wohnbebauung entfernt liegen.

Wirtschaftlich rentabel sind im eher windarmen Freistaat vor allem Anlagen, deren Flügelspitze bis in eine Höhe von an die 200 Meter reichen. Lassen betroffene Gemeinde- oder Stadträte nicht ausdrücklich eine Unterschreitung zu, dann bleiben kaum noch Flächen, auf denen Anlagen gebaut werden dürfen. Was das bedeutet, lässt sich am Beispiel des Landkreises Fürstenfeldbruck zeigen, der ebenso wie der Bereich um Landsberg, Aichach und Augsburg als durchaus vielversprechend für die Windenergiegewinnung gilt: Von den 720 Hektar, die der Landkreis in einem Flächennutzungsplan als sehr geeignet ausweisen wollte, bleiben nur noch klägliche zehn Hektar übrig. Sollten Anlagen aber bereits ab einer Höhe von 50 Metern rentabel arbeiten, dann ändert sich die Lage gewaltig.

Penns Leben kreist um diesen Schlüssel zur Energiewende. Er baut, justiert nach, diskutiert mit Vertretern von Stadtwerken oder Professoren über Wirkungsgrade, Amortisationszeiten oder die Krümmung von Turbinenblättern. All sein Kapital steckt in dem Projekt, außerdem viel gepumptes Geld und viele Lebensjahre. Allein die nicht mal 20 Gutachtenseiten des Fraunhofer-Instituts haben 15 000, die Expertise eines Statikers um die 10 000 Euro gekostet. Gemeinsam mit einer Handvoll Mitarbeiter hat Penn die Firma Vertical Power AG gegründet und seine Entwicklung durch ein europaweit gültiges Patent schützen lassen. Vertreter der Industrie aus In- und Ausland stehen bei ihm auf der Matte, lässt Penn durchblicken.

Aber er will seine Erfindung nicht verkaufen. Er will die Windkraftanlagen selbst bauen, Stück für Stück. Das große Geld zu verdienen, sei nicht seine Motivation, beteuert er. Aber er will das Steuer nicht aus der Hand geben, wenn seine Visionen Wirklichkeit werden. Ein wichtiger Schritt wäre der Bau einer Referenzanlage, mit der sich im Praxistest unter realen Bedingungen beweisen lässt, dass alles Hand und Fuß hat und das Ding funktioniert.

Das Ding ist eine vertikale Windkraftanlage. Mit den klassischen Windrädern hat sie kaum noch etwas gemein. Sie kommt ohne die riesigen drei Flügel aus, die ihre Kraft auf eine horizontale Achse übertragen. Penns Anlage sieht aus wie eine auf der Seite liegende Gittertrommel. Um ihre vertikale Achse drehen sich drei Blätter - Auftriebsläufer, die Flugzeugpropellern oder Hubschrauberrotoren ähneln. Im Zusammenspiel aus Druck und Unterdruck transformieren sie den auftreffenden Luftstrom in Bewegung und treiben einen Generator an. Anders als bei den horizontalen Anlagen muss der sogenannte Darieus-Rotor nicht in den Wind gedreht werden und benötigt auch keinen hundert Tonnen schweren Generator, der in luftiger Höhe montiert wird und eine entsprechende Statik erfordert.

Penns Anlage ist kaum zu hören, erzeugt keine spürbaren Schwingungen, keinen Eiswurf und dürfte auch keine Gefahr für Vögel oder Fledermäuse darstellen. Auch deshalb, weil diese Art Käfig den innen liegenden und damit kaum noch sichtbaren Rotor umschließt. Dabei ist das kein profaner Schutzkäfig, sondern "die weltweit erste Windnachführung". Diese "Windlinse" besteht aus einem Lamellen-Fächer, mit dessen Hilfe der Wind auf die gebogenen Blätter geleitet wird. Tests hätten ergeben, so Penn, dass sich die Anlage schon bei einem kaum spürbaren Windhauch von 0,23 Metern pro Sekunde in Bewegung setzt und Strom erzeugt.

In den nächsten Wochen sollen amtlich vereidigte Sachverständige die Effizienz der Anlage bestätigen. Der Testaufbau ist denkbar einfach: oben ein geeichter Windmesser, unten den Strom messen. Penn hat das x-mal gemacht. Hat er die Gutachten in Händen, dann ist die Zeit reif für eine Pilotanlage im Maßstab 1:1. Vor einigen Tagen gab es ein vielversprechendes Gespräch mit dem Fürstenfeldbrucker Oberbürgermeister Klaus Pleil. Denn am liebsten würde Penn vor der Haustür bauen:

Im Fürstenfeldbrucker Gewerbegebiet. Zehn Meter Durchmesser, fünf liegende Trommeln übereinander montiert, erwarteter Jahresertrag: etwa 240 000 Kilowattstunden. Seinen "Klassiker" nennt Penn diese Bauform. Notfalls würde auch ein in 50 Metern Höhe auf einem Masten oder einem Dach montiertes Modul genügen. Die Stromerzeugung nahe am Verbraucher ist für Penn das Nonplusultra: Wer selbst produziert und selbst verbraucht, muss sich nicht mit der EEG-Einspeisevergütung von 9,4 Cent pro Kilowattstunde begnügen. Stromkunden zahlen meist mehr als 20 Cent. Schulen, Krankenhäuser, Unternehmen und kommunale Einrichtungen könnten sich das sparen und zu Selbstversorgern werden.

Für die Genehmigung von bis zu 50 Meter hohen Windkraftanlagen sind Gemeinde oder Stadt, für höhere Anlagen der Landkreis zuständig. Ein entsprechendes Verfahren, in dessen Verlauf unter anderem Emissionsgutachten vorgelegt werden müssen, zieht sich nach Worten der Fürstenfeldbrucker Kreisbaumeisterin in jedem Fall über viele Monate hin. Obwohl eine vertikale Windkraftanlage mit dem klassischen Windrad nicht mehr viel gemein hat, heißt es im Bayerischen Innenministerium, auch diese falle unter die 10H-Regel.

Auch deshalb denkt Robert Penn über eine weitere Versuchsanlage nach, die nicht höher als zehn Meter und damit genehmigungsfrei wäre - am liebsten gleich neben einem Windrad gleicher Größe als Sparringspartner. Ein geeigneter Standort wäre nahe Augsburg. Seit Juni beliefert dort eine von bundesweit etwa 4000 "Kleinwindanlagen" das Schulzentrum Friedberg mit Strom. Bei dem Forschungsprojekt der Hochschule Augsburg und der Lechwerke handelt es sich ebenfalls um eine Anlage mit vertikaler Achse. Nach Penns Berechnung kommt diese auf einen Wirkungsgrad von knapp 23 Prozent und hätte das Geld für Anschaffung und Unterhalt selbst unter optimalen Bedingungen erst nach mehr als 40 Jahren eingespielt. Dass eine eigene Kleinanlage mit einem Modul viel effizienter arbeiten würde und sich schon nach elf oder zwölf Jahren amortisiert hätte, würde Penn gerne auf demselben Gelände bei gleichen Bedingungen beweisen.

"Viel Potenzial" steckt auch in einer weiteren Windkrafterfindung des Eichenauer Tüftlers, die ebenfalls auf dem Dach des Hangars im Fliegerhorst ihre Testrunden dreht. Der vertikale "Hybridrotor", bei dem der Einsatz teurer Magneten minimiert werden kann, wird aber wohl noch zwei Jahre bis zur Marktreife benötigen. Das positive Urteil hat Bernhard Stoevesandt, Abteilungsleiter des in Bremerhaven ansässigen Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (Iwes), gefällt. Die Messwerte der Testanlage hält Stoevesandt für vielversprechend. Auch hier aber werde erst eine Pilotanlage im Maßstab 1:1 belastbare Erkenntnisse bringen. Solche Worte beflügeln den Daniel Düsentrieb aus Eichenau. Aber eigentlich ist er in Gedanken schon wieder viel weiter: Bei windkraftbetriebenen Stromtankstellen.


Wirtschaftlichkeit
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Windkraftanlagen arbeiten emissionsfrei. Gebaut werden sie in der Regel aber nur, wenn sie Erträge abwerfen. Ein Vergleich: In Mammendorf im Landkreis Fürstenfeldbruck haben die Stadtwerke am 11. Dezember eine Anlage von Enercon offiziell in Betrieb genommen. Sie dürfte etwa 5,8 Millionen Kilowattstunden im Jahr erzeugen - genug für fast 2000 Haushalte. Solche Werte sind nur möglich, weil der starke Wind in großen Höhen genutzt wird. Bis zur obersten Flügelspitze misst das Windrad 186 Meter. Die Kosten der Anlage werden auf 4,8 Millionen Euro geschätzt, hinzu kommen Wartung und Reparaturen. Nach 20 Jahren muss eine solche Anlage abgebaut werden. Für seinen aus fünf Modulen bestehenden, 52,5 Meter hohen "Klassiker" kalkuliert Penn einen Großhandelspreis von 238 000 Euro. Jährlicher Ertrag: 210 000 bis 240 000 Kilowattstunden - im Verhältnis also etwas weniger als beim Enercon-Windrad. Dafür könnte eine solche, statisch weit weniger anspruchsvolle Anlage aber viel länger betrieben werden. Durch den Bau kleinerer Einheiten ließe sich zudem der Anteil des Strom-Eigenverbrauchs zugunsten der Amortisationszeit steigern. slg