Es gibt sie noch: geniale dt. Erfinder, Querdenker - ohne Förderung zum Erfolg ? - 500 Beiträge pro Seite

[Deep Thought]

Bereits vor einigen Jahren las ich fasziniert von seinen Projekten und habe damals auch einen kurzen fernsehbericht gesehen.
Das Problem war die mangelnde Förderung seiner Projekte - trotz erfolgreichem Prototyp (weil wegen der einfachen, genialen technologie keine Großkonzerne daran verdienen können?







Die Zukunft der Energiegewinnung
"Heute wird weltweit mehr Energie verbraucht als je zuvor. Allein in den letzten drei Jahrzehnten hat sich der Weltenergiebedarf verdoppelt, Tendenz steigend. Um künftigen Generationen ihren legitimen Anspruch auf Wohlstand zu erfüllen, muß die Frage nach den Energievorräten von morgen gestellt und gleichzeitig die Stromerzeugung derart gestaltet werden, dass sie im Einklang mit der Natur steht. Das anzustrebende Ziel, das Ideal der Energiegewinnung &endash; ökologisch sauber, ökonomisch tragbar, geopolitisch unabhängig und sozial verträglich &endash; ist definiert, doch wie kann es erreicht werden.

Ein radikaler Bruch mit den bisher praktizierten Formen der Energiegewinnung ist technisch, wirtschaftlich und letztendlich auch politisch nicht denkbar. Zuviele Arbeitsplätze hängen vom Bergbau ab, zu hoch waren die Entwicklungskosten für die Kernkraftwerke, zu teuer sind noch die alternativen Stromerzeuger. Stattdessen gilt es Konzepte zu entwickeln, die Gegenwart sanft in die Zukunft zu überführen. Ein dynamisches Verhältnis aus Energieeinsparung, Optimierung von traditionellen Verfahren und Weiterentwicklung der regenerativen Energiequellen muß ausgelotet werden, das einen stabilen Übergang in eine energiegesicherte Zukunft gewährleistet."


Jörg Schlaich, Stuttgart




ALTERNATIVE ENERGIE

Kolossaler Kamin atmet heiße Luft

Von Markus Becker

In Australien soll das erste kommerzielle Aufwindkraftwerk der Welt entstehen. Mit tausend Metern wäre der Kamin das höchste Gebäude der Erde, seine Turbinen könnten eine mittlere Großstadt mit Strom versorgen.


Prototyp des Aufwindkraftwerks in Spanien: "Robustes Low-Tech-Gerät"


Die Idee des deutschen Ingenieurs Jörg Schlaich ist mehr als 20 Jahre alt. 1980 war es die Ölkrise, die alternativen Energiekonzepten Rückenwind verlieh. "Das sollte damals alles ganz schnell gehen", sagt Wolfgang Schiel vom Stuttgarter Ingenieurbüro Schlaich Bergermann und Partner (SBP). Auf der spanischen La-Mancha-Hochebene wuchs ein 200 Meter hoher Kamin in den Himmel - aus Blech gefertigt, weil er nur drei Jahre lang halten sollte. Die 50-Kilowatt-Anlage aber lieferte neun Jahre lang Strom, ehe der Turm, mittlerweile arg angerostet, 1989 von einem Orkan zu Fall gebracht wurde.
Das Kraftwerk, das in Australien entstehen soll, hat bis auf das Prinzip wenig gemein mit dem spanischen Prototypen. Einen Kilometer hoch soll sich der 130 Meter dicke Kamin der Sonne entgegenstrecken. Seine bis zu einen Meter starken Betonwände sollen jeder Windböe und jedem Erdbeben trotzen - und das rund 80 Jahre lang. Die australische Firma EnviroMission aus Melbourne, die das Projekt finanziert, schätzt die Baukosten auf 650 bis 700 Millionen US-Dollar.

Luftstrom treibt Turbinen an

Das Prinzip des Aufwindkraftwerks ist denkbar einfach: Eine Fläche von mehreren Kilometern Durchmesser wird mit einem Glasdach überzogen. Unter ihm erhitzt sich die Luft durch Sonneneinstrahlung, strömt durch den Kamin und treibt dabei eine oder mehrere Turbinen am unteren Ende der Röhre an. Je höher der Kamin ist, desto schneller schießt die Luft aufwärts. Bei einer 1000-Meter-Röhre und einer Glasfläche von zehn Kilometer Durchmesser soll der warme Wind rund 55 Kilometer pro Stunde schnell wehen.



Simpel ist auch der Mechanismus, der eine Stromabgabe auch in der Nacht garantieren soll: Der Erdboden unter dem Dach wird mit dunklen Wasserröhren bedeckt, die sich tagsüber erwärmen und nachts ihre Energie abgeben. Nach den Daten des Stuttgarter Ingenieurbüros ergibt sich je nach Dicke der Wasserschicht eine über 24 Stunden relativ gleichmäßige Stromproduktion.

Schon Ende nächsten Jahres sollen die Bauarbeiten beginnen, kündigt EnviroMission an. Drei Meter sollen die Türme pro Tag wachsen und so bis Ende 2005 fertig gestellt sein. Das Aufwindkraftwerk soll 200 Megawatt leisten, was etwa einem Sechstel der Leistung eines mittleren Atomkraftwerks entspricht, und pro Jahr 1400 Gigawattstunden abgeben. Das würde den Strombedarf einer deutschen Großstadt mit etwa 250.000 Einwohnern decken.

Machbarkeitsstudie läuft

Allerdings, räumt Schiel ein, befinde man sich derzeit lediglich in der Projektierungsphase. Bis Mitte dieses Jahres soll eine Machbarkeitsstudie hinsichtlich Infrastruktur, Genehmigungsprozessen und Wirtschaftlichkeit vorliegen. Erst danach könnten konkrete Planungen beginnen und Aufträge ausgeschrieben werden. Das bisherige Hauptproblem, die hohe Anfangsinvestition für den Aufbau einer solchen Anlage, spielt in Australien eine weniger große Rolle als in anderen sonnenreichen Staaten.


Denn auf dem fünften Kontinent ist, dem Ozonloch sei Dank, der Wunsch nach regenerativen Energien ausgeprägter als anderswo. Die Regierung in Canberra legte vor einigen Jahren per Gesetz fest, dass bis 2010 zwei Prozent der eingespeisten Strommenge aus regenerativen Energien kommen soll. "Deshalb konkurrieren diese Energieträger nur noch untereinander", sagt Schiel, "und müssen nicht mehr gegen die Kohle kämpfen." Ein weiterer Pluspunkt sei die abgeschlossene und vollständige Liberalisierung des australischen Strommarkts.

Langlebig durch einfache Technik

Auf dieser Basis, so Schiel, haben Aufwindkraftwerke eine gute Chance, wirtschaftlich Strom zu produzieren. Nach einem Rechenmodell des Ingenieurbüros richtet sich der Preis des Aufwindstroms in erster Linie nach der Höhe der Zinsen auf die Anfangsinvestition. Bei elf Prozent wäre die Aufwind-Energie um 20 Prozent teurer als Strom aus Kohle, bei einem Zinssatz von acht Prozent ergebe sich ein Gleichstand. Zudem würden sich in Niedriglohn-Ländern die Baukosten, von denen allein das Glasdach die Hälfte verschlingt, reduzieren.

Seinen relativ geringen Wirkungsgrad macht ein Aufwindkraftwerk laut Schiel durch Langlebigkeit wett. "Aufwindkraftwerke sind robuste Lowtech-Geräte", sagt der Physiker. "Die hohen Anfangskosten verteilen sich auf eine lange Laufzeit." Wartungs- und Personalkosten seien dagegen äußerst gering. Und der "Treibstoff" der Kamin-Kraftwerke ist - im Gegensatz zur Kohle - gänzlich gratis.

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Jörg Schlaich
Das Aufwindkraftwerk

Stuttgart 1994: Deutsche Verlags-Anstalt, 55 S., DM 29,80



Jörg Schlaich ist Bauingenieur und Professor an der Universität Stuttgart. Außerdem ist er Mitinhaber eines Ingenieurbüros, das die Konzeption des Aufwindkraftwerks in den letzten fünfzehn Jahren entwickelt hat. Dabei handelt es sich nicht - wie der Name vermuten lassen könnte - um eine der üblichen stromerzeugenden "Windmühlen", die in letzter Zeit dank der massiven staatlichen Fördermaßnahmen einen Boom erlebten. Das Aufwindkraftwerk gehört vielmehr in den Bereich der solarthermischen Stromerzeugung. Sein idealer Standort ist nicht die windreiche Küste, sondern ein Stück Sahara oder sonst ein Fleck der Erde, wo es am heißesten ist.

Die Grundidee ist einfach: Man nehme ein Stück sonnendurchglühter Wüste, errichte darüber ein Glasdach und baue in der Mitte einen hohen Kamin. Die Luft unter dem Glasdach wird dann - von der Sonne aufgeheizt - zur Mitte strömen und eine oder mehrere Windturbinen drehen, die an der unteren Öffnung des Kamins angebracht ist.

Daß die Sache auch praktisch funktioniert, zeigte eine 50-kW-Versuchsanlage, die Schlaich und seine Mitarbeiter 1981/82 mit Mitteln des Bundesforschungsministeriums bei Manzanares in Südspanien errichten konnten. Die überdachte Fläche war 45000 Quadratmeter groß. Der Kamin hatte einen Höhe von 195 Metern bei einem Durchmesser von 10 Metern. Nach Abschluß der Experimentierphase erzeugte diese Anlage im vollautomatischen Dauerbetrieb jährlich bis zu 44 Megawattstunden Strom.

Bisher blieb es aber bei diesem Pilotprojekt. Trotz beharrlicher Bemühungen ist es Schlaich nicht gelungen, Geldgeber für den Bau einer größeren Demonstrationsanlage zu gewinnen. Nach seinen Vorstellungen müßte dies eine 30 -MW-Anlage sein, was eine Kollektorfläche mit einem Durchmesser von 2,2 Kilometer und eine Kaminhöhe von 750 Metern voraussetzen würde. Ein Energieversorgungsunternehmen in Sri Lanka war interessiert, sofern die Bundesrepublik die Hälfte der Kosten übernommen hätte. Beim Bundesforschungsministerium sah man aber keinen weiteren Forschungsbedarf.

In seinem 1991 erschienenen Buch "Erneuerbare Energien nutzen" hat Jörg Schlaich den Prototyp von Manzanares bereits kurz vorgestellt und einen Ausblick auf größere Projekte gegeben (siehe PB 8/91). Allerdings vergaß er, das traurige Finale zu erwähnen: Im Frühjahr 1989 zerstörte ein Orkan die Anlage in Manzaranes.

In der vorliegenden Neuerscheinung kommt Schlaich beiläufig auf den Orkanschaden zu sprechen: Die 15 Millionen Mark Fördergelder hätten nicht ausgereicht, um die 195 Meter hohe Blechröhre mit den üblichen Abspannseilen zu sichern. Stattdessen habe man preisgünstige dünne Stahlstangen genommen. Nach einer Standzeit von acht Jahren seien diese stark verrostet gewesen, so daß sie dem Sturm nicht mehr standhielten. Ursprünglich sei man nur von einer dreijährigen Betriebszeit ausgegangen und habe deshalb auf den Rostschutz verzichtet. Immerhin habe die Blechröhre aber acht Jahre lang gestanden, bevor der Sturm sie umwarf.

Riesige Kollektor-Fläche mit kilometerhohem Kamin

Für künftige Aufwindkraftwerke seien Betonröhren am zweckmäßigsten, die mit Seilen abgespannt werden, um mit geringen Wandstärken auszukommen. Denn ein solches Bauwerk wäre gigantisch: Für eine 100-Megawatt-Anlage, die jährlich 305 Gigawattstunden Strom erzeugt, müßte nach Schlaichs Berechnungen eine Fläche mit einem Durchmesser von 3,6 Kilometer überdacht werden; der Kamin müßte bei einem Durchmesser von 115 Metern eine Höhe von 950 Metern erreichen. Dabei wird eine extrem günstige Sonneneinstrahlung von 2300 kWh/m2 zugrundegelegt, wie sie allenfalls in der Sahara vorkommt.

Die Kosten einer solchen Anlage veranschlagt Schlaich mit rund 270 Millionen Mark - "südeuropäisches Kostenniveau" vorausgesetzt. Fast die Hälfte der Gesamtkosten beanspruche dabei das Kollektordach. Die Stromgestehungskosten beziffert er bei zwanzigjähriger Nutzungsdauer und 8 Prozent Zins nach der nominalen Berechnungsmethode mit 0,209 DM/kWh. Dies sei sicherlich mehr als die von den VDEW ermittelten Stromgestehungskosten von 0,168 DM für Steinkohlekraftwerke und von 0,125 DM/kWh für Kernkraftwerke. Allerdings könne ein Aufwindkraftwerk länger genutzt werden. Es verursache auch keine CO2-Emissionen und andere externen Kosten. Wenn man eine vierzigjährige Nutzungsdauer annehme, seien die Stromgestehungskosten mit 0,110 DM/kWh bereits geringer als bei Kernkraftwerken. Noch günstiger schneide das Aufwindkraftwerk ab, wenn anstelle der nominalen die reale Berechnungsmethode gewählt werde, die den Geldwertverlust berücksichtigt.

Strom aus der Sahara für das UCPTE-Netz?

Schlaich sieht ein, daß eine solare Stromproduktion - mit welcher Technologie auch immer - unter mitteleuropäischen Verhältnissen unwirtschaftlich ist. Eine "globale solare Energiewirtschaft" sei dagegen technisch wie wirtschaftlich realisierbar. So könne das Aufwindkraftwerk mit einem Pumpspeicherkraftwerk kombiniert werden und z.B.in Afrika den Betrieb eines Inselnetzes mit einer kontinuierlichen Stromversorgung ermöglichen. Aber auch die Einspeisung ins westeuropäische Verbundnetz sei möglich, wenn - wie in Aussicht genommen - demnächst Nordafrika über Spanien an das Netz der UCPTE angekoppelt wird. Ersatzweise biete sich die Hochspannungsgleichstromübertragung an, wobei die Transportverluste von der Sahara nach Deutschland weniger als 15 Prozent betragen würden. Nicht sinnvoll sei hingegen die elektrolytische Umwandlung des Solarstroms in Wasserstoff, um diesen dann zu transportieren und wieder zu verstromen. Diese Wasserstofftechnologie sei nur für den mobilen Einsatz in Autos oder Flugzeugen vorstellbar.

Soweit die recht optimistischen Darlegungen, mit denen Schlaich in diesem schmalen Büchlein allgemeinverständlich und doch technisch fundiert für den Bau eines großen Aufwindkraftwerks wirbt. Alles in allem gewinnt man aber nicht den Eindruck, als würde hier ein aktuell lohnendes Investitionsobjekt für die Energiewirtschaft beschrieben. Am ehesten käme eine Durchführung wohl für die Eigenversorgung von sonnenreichen Entwicklungsländern in Betracht, sofern von den Industrieländern die notwendige finanzielle Unterstützung gewährt wird. Man darf gespannt sein, ob es dem Ingenieur Schlaich gelingt, sein Projekt ein weiteres Mal und in noch größerem Maßstab in die Realität umzusetzen.





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Jörg Schlaich
Structural Engineer, Stuttgart



Born near Stuttgart, Germany, in 1934.


Education:

Studies in Architecture and Civil Engineering (Prediploma), University of
Stuttgart, Germany
Dipl.-Ing. Bauingenieurwesen: Studies of Civil Engineering, Technical
University of Berlin
Doctoral dissertation at the Testing Laboratories, the Data Processing Center and
the Institute for Concrete Structures at the University of Stuttgart.

Academic Appointments:

Reader for Reinforced COncrete Structures
University of Stuttgart
Full professor and director of the Institut für Konstruktion und Entwurf II,
(Institute for Structural Design), formerly called Institut für Massivbau (Institute for
Concrete Structures) At the University of Stuttgart since 1974.

Research Activities at the University:

Reinforced prestressed concrete
Load bearing behavior, Strut-and-Tie-Model (STM) Design
Cable-net and membrane structures
Evaluation of the holistic quality of structures

Practice:

Ludwig Bauer, Civil Contractors, Stuttgart. 1961-1963.
Leonhart und Andra, Structural COnsulting Engineers, Stuttgart
Partner 1970-1979
Authorized Proof Engineer since 1973
Schlaich und Partner, Structural COnsulting Engineers, Stuttgart. 1980-
Schlaich Bergermann und Partner since 1989

Memberships:

VBI, VPI, VDI, DAI, DAfStb, DBV, DAST, IABSE, IASS, CEB, ASCE, ACI,
Ingenleurkammer

Honorary Memberships:

National Academy of Engineering, Washington
Royal Academy of Engineering, London
American Concrete Institute
Akademie der Künste, Hamburg

Honors:

Honorary doctorates: Hannover, Stockholm, Bratislava, Zurich
Gold Medal of the Institution of Structural Engineers, London
FIP-Freyssinet Medal
IABSE Award of MErit
Deutscher Stahibaupreis
Mörsch-Denkmünze des DBV
IASS Tsubol Award
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Hier noch weiterführende Links:

http://www.uni-weimar.de/campus99/c99-html/Energie/E3schlaic…


http://www.3sat.de/nano/bstuecke/02536/



Gruß

D.T.

[for4zim]

Ganz nett, aber ca. 100.000 qkm Fläche abdecken, um den deutschen Strombedarf zu decken - ist wohl auch eine Nischentechnik. Immerhin recht interessant.

[M_B_S]

Gut , damit könnte man solaren Wasserstoff generieren , der unsere Autos und Brennstofzellen antreibt !

Genial !

Die Frage ist aber wer dagegen ist : Oelmultis / Kohle und Atomlobby !

Ps es gab schon mal einen der der Menschheit ohne Profitgier gutes wollte

Nikola Tesla !

[for4zim]

M_B_S, Du kannst nicht rechnen.

[M_B_S]

@ for4zim

Hä ?

Die Wüstenflächen dieser Erde reichen aus um 1000 mal Deutschland zu versorgen !

Als Energie - Träger : Wasserstoff !

[hic]

wer will denn immer gleich den gesamten Energiebedarf damit abdecken !



mir würden davon schon ein paar Prozent genügen !

[GjT]

Tolle Technik. Leider wären wir wieder von einzelnen Staaten abhängig. Ein Versorung mit Strom/Wasserstoff durch diese Technik wäre ein riesen Erfolg. Es dürfen aber keine Abhängigkeiten entstehen.

Gruß GjT

[hic]

ob wir nun von Öl bzw. sonstigen Rohstoffen aus dem Ausland abhängig sind oder von z.B. Wasserstoff ist doch wurscht !

[Deep Thought]

@ For4Zim

1) damit könnte man sicherlich einen erheblichen (= 5-10%igen) Anteil der CO2-Freien Energien gewinnen. Das wäre bereits sehr viel. Dafür könnte man wieder ein paar KKW´s stillegen.

2) Gleichzeitig wird der Strombedarf der Industrieländer in den nächsten Jahren endlich allmählich sinken (Ausser natürlich den USA, die auf Kyoto Sch... )

Allein die Umstellung der Beleuchtung auf LED-Technik und der Einsatz der neuen Infineon Steuerchips zur Ansteuerung von Elektro-Verbrauchern (z.B. E- Motoren etc.) etc. werden den Stromverbrauch senken.

3) Wenn die enormen Fortschritte bei der direkten Umwandlung von Sonnenenergie in Strom ( z.B. Wirkungsgrad-Steigerung durch die Technik mit amorphen Silicium ) weitergehen, könnten diese Techniken zusammen mit Windenergie, Wasserkraftwerken, Gezeitenkraftwerken usw. erhebliche Anteile gewinnen.

4) gerade die dritte Welt könnte mit dieser technologie bereits PRIMÄR saubere Energie gewinnen.
Gerade diese Länder gehen - ebenso wie wir Industriestaaten zuvor) bei der Industrialisierung sozusagen über ökologische Leichen.

Gruß

d.t.

[georgq]

Die Anlage könnte man auch gleich mit einer Wasserturbine verbinden: das bei einem kräftigen Schauer über die Glasdächer ablaufende Wasser kann dann einen Ausgleich für die fehlende Thermik bieten. Ein nicht kontrollierter Abfluß kann ja kaum gewünscht sein, oder?

Und was passiert unter den Glasdächern? Alles Leben verreckt!

Also, das gelbe vom Ei ist diese Lösung auch nicht. Suchen wir also weiter!

gruß
georgq

[rainrain]

@ Deep Thought

dein Name und Wort in Gottes Ohr!


>>> Thread: * Neutrinopower!

rr

[for4zim]

Deep Thought, gerade Dein letzter Punkt ist wichtig. In der Tat sollten gerade die Entwicklungsländer auch die Low-Tech-Produkte nutzen, insbesondere wenn sie zudem die natürlichen Ressourcen dafür haben, also Raum und Sonne für Aufwindkraftwerke und Sonnenkollektoren. Das Problem ist nur, daß diese Länder gerne an der modernsten Technologie partizipieren wollen, und Low-Tech für sie einen schlechten Klang hat. Schade eigentlich, denn bei geringer Infrastruktur ist es sinnvoll, von vorneherein dezentral und auf regenerative Energien aufbauend die Energieversorgung zu entwickeln. Hingegen in technisierten Ländern würde ich einen Ausbau der Kernenergie bevorzugen, weil bislang das Potential für regenerative Energieträger aufgrund des großen Platzverbrauchs begrenzt ist. Wie gesagt, eine Nischenenergie, die spezielle Bedürfnisse befriedigt. Die globale Energieversorgung auf so etwas zu gründen empfände ich als unsinnig. Wenn man nennenswert Wüsten mit solchen Kraftwerken überbaut, um dann z.B. Wasserstoff (eher irgendein Synthesegas) weltweit zu liefern, würde man Biotope zerstören, Arten ausrotten, sogar die Klimaverhältnisse auf der Erde beeinflussen. Um die Stromversorgung von z.B. Mali zu sichern, sind solche Kraftwerke eine gute Chance, falls es Mali gelingt, das nötige Geld für die Investition aufzutreiben. Aber um Deutschland zu versorgen, wäre ein solches Kraftwerk nicht geeignet.