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Die BiosphÄre Gesamtenergie-konzeption Analyse der Exergie Das Synergetische Modell

WINDENERGIE - Ausgewählte Länder (II)

Deutschland (1901 - 1993)


Aufgrund der Informationslage gibt es hier in Deutschland natürlich auch die meisten Informationen über deutsche Windprojekte, daher ist dieser Beitrag besonders lang. Er bildet einen detaillierten und repräsentativen Entwicklungsbericht über die Fortschritte der Windenergie innerhalb der vergangenen Jahrzehnte.

In Deutschland wurde auch eine Größenunterteilung vorgenommen, die möglicherweise als Vorstufe zu einer DIN-Normierung gelten kann (Leistungsangaben bei Vollast):

  1. Kleinanlagen, Rotordurchmesser = 10 – 11 m, Leistung = 3 – 8 kW (Mit Akkumulatoren zusammen werden Kleinanlagen als ‚Windcharger’ bezeichnet).
  2. Mittlere Größe, Rotordurchmesser = um 36 m, Leistung = 100 – 300 kW
  3. Große Anlagen, Rotordurchmesser = 80 – 112 m, Leistung = 1 – 3 MW (Bezeichnung: ‚Wind-Konverter’)


Deutschland gilt inzwischen als die Nr. 1 unter den know-how-Inhabern der Windenergie. Die kulminierten Erfahrungen lassen sich bis in die 1930er Jahre zurückverfolgen, als der Ingenieur Hermann Honnef, dar damals fast alle Funktürme baute, erstmals seine Planungen über Windkraftwerke vorlegt, welche er auch mit experimentellen Untersuchungen erhärten kann.

Doch auch er hatte diverse Vorgänger, die sich seit der Jahrhundertwende mit der Windenergie beschäftigen. In Deutschland werden ab 1900 vermehrt hochwertige Vielblatt-Rotoren nach amerikanischem Vorbild gebaut und eingesetzt. Die Anlagen gelten als sehr robust, sie sind allerdings auch teuer.

Herkules-Windrad

Herkules

Ein Beispiel ist das 2 kW Windrad ,Herkules’ der Deutschen Windturbinenwerke Dresden, das 1905 hergestellt und bis 1965 auf einem Einödhof bei Starnberg zur Stromerzeugung genutzt wird. Das 5 m durchmessende Windrad besitzt 18 Stahlblechflügel von jeweils 2 m Länge, und die Turmhöhe bis zur Radmitte beträgt 14 m. Zur Anpassung an hohe Windstärken und zur Verhinderung von Sturmschäden ist das Rad mit dem Eklipse-System ausgerüstet. Zuletzt deckte es jedoch nur noch einen kleinen Teil des steigenden Energiebedarfs und steht heute im Deutschen Museum in München.

Zu den Tüftlern, die an eigenen Windmühlen arbeiten, gehört 1912 z.B. ein gewisser Maximilian G. Triller, dessen Anlage in Berlin rund 3,5 kW Leistung erbringt.

1913 versuchen Bürger der Gemeinde Häg-Ehrsfeld in Baden-Württemberg eine WEA zu betreiben, doch das Projekt scheitert schon nach kurzer Zeit an der Genehmigung und an technischen Schwierigkeiten.

Um 1920 ist besonders Albert Betz aktiv, der seinen Text zum Maximum der theoretisch möglichen Ausnutzung des Windes durch Windmotoren veröffentlicht, und der gemeinsam mit Kurt Bilau den Ventikantenflügel entwickelt. Dieser Flügel ist aus Aluminium und in seinem aerodynamischen Prinzip dem beginnenden Flugzeugbau entlehnt. Etwa zu dieser Zeit schlägt Anton Flettner für Schiffsantriebe den Einsatz von Schlepprotoren vor – die durch ihre Realisierung ab 1924 international als Flettner-Rotoren bekannt werden (s.d.).

Von 1923 bis 1926 erzeugt eine Windenergieanlage in Lauchheim-Mohrenstetten  (BW) elektrische Energie, doch der Betrieb ist sehr aufwendig und kann gegenüber den aufkommenden Netzanbindungen nicht bestehen.

1924 veröffentlicht Albert Betz sein Buch ‚Windenergie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen’ und begründet die moderne physikalische Theorie der WEA.

Auch die wunderbaren technologischen Großleistungen namens Zeppeline waren mit Windladern ausgestattet. Das im Jahr 1928 in Dienst gestellte Starrluftschiff ,Graf Zeppelin hatte beispielsweise zwei kleine Wind-Dynamos - einen für die Funktechnik, den anderen für die Küche.

Der zuvor bereits erwähnte Konstrukteur und Stahlbauingenieur Hermann Honnef reicht 1930 sein erstes Patent zur Windenergienutzung ein, 1932 tritt er mit seinen ‚Großwindkraftwerken’ an die Öffentlichkeit. Der Pionier plant 400 – 500 m hohe Turmkonstruktionen mit je 5 riesigen Windturbinen auf senkrechten Achsen. Dies sollen Riesen-Doppelrotoren mit Ringgeneratoren zur Stromerzeugung sein. Rotor und Stator der elektrischen Maschine sind jeweils an einem der gegenläufigen Vielflügel-Rotoren angebracht. Die geplanten Durchmesser von 120 m für den Ringgenerator und 160 m Gesamtdurchmesser bedeuten allerdings erhebliche bauliche Probleme.

In Gruppen zu je fünf Anlagen sollen diese Anlagen etwa 50 MW erbringen. Honnef versteht zwar, eine hohe Lebenserwartung (über 50 Jahre) mit einer einfachen Wartung der Windenergie-Stationen zu verbinden – doch leider werden seine Pläne nie realisiert, vermutlich wegen den damals als zu hoch betrachteten Kosten von etwa 4,6 Millionen Mark pro Anlagengruppe.

Honnef Offshore-Rotoren Grafik

Honnef-Offshore

Ein weiteres – und wie wir heute wissen, äußerst weitsichtiges – Projekt beinhaltet Windkraftanlagen auf verankerten Pontons in der windreichen Nordsee. Sie sollen den Wind ernten wie ein im Kreis grasfressendes Schaf, das an einem Pflock angebunden ist. Der Ponton würde sich dadurch immer automatisch zur Windrichtung ausrichten.

1935 wird bei Berlin versuchsweise ein Windkraftwerk nach dem System Teubert gebaut. Dieses beinhaltet einen modernen 4-Blatt-Rotor, dessen Flügel mit automatischen Anstellwinkel-Steuerungen ausgerüstet sind, die von dem Flugzeugingenieur Georg König entwickelt werden.

Mitte der 1930er Jahre gibt es noch etwa 5.000 (alte) Windmühlen in Deutschland.

1939 wird die ,Reichs-Arbeitsgemeinschaft Windkraft RAW gegründet, ein Zusammenschluß von Vertretern aus Wissenschaft, Industrie und Politik. In selben Jahr wird in Weimar die Forschungsgesellschaft Ventimor GmbH gegründet, die im Auftrag des Staates Grundlagenforschung betreibt. Die Firma besitzt ein kleines Windtestfeld, auf dem verschiedene Rotoren untersucht werden.

In den 1940er Jahren wird die Windenergie in Deutschland intensiv erforscht, es werden verschiedene Testanlagen gebaut, die mit den Namen Hütter, Porsche, Honnef u.a. verbunden sind. Hermann Honnef, der unter seinen Kollegen nur als Gittermastexperte anerkannt ist, errichtet 1941 ein WEA-Testfeld. Und der Flugzeugingenieur Ulrich Hütter legt 1942 mit seiner Dissertation ‚Beitrag zur Schaffung von Gestaltungsgrundlagen für die Windkraftwerke’ den theoretischen Grundstein für moderne Windturbinen mit 2 oder 3 Rotorblättern. Hütter arbeitet an den Versuchsanlagen der Ventimotor GmbH, wird jedoch kurze Zeit darauf in die Rüstungsindustrie abgerufen.

1943 errichtet Richard Triller eine 18 kW Drehstromanlage in Berlin. Die Anlage hat 13 m Durchmesser, einen 26 m hohen Gittermast und ein Drehflügelkreuz. Sie speist ihren Strom in das öffentliche Netz ein. Gemeinsam mit anderen gegründet Triller 1944 die Firma Nordwind GmbH, die Windkraftanlagen produziert und später von Allgaier aufgekauft wird.

Nach dem Krieg und seiner Freilassung aus der Gefangenschaft beschäftigt sich ab 1947 auch der Flugzeugkonstrukteur Willi Messerschmitt mit WEA. Die Alliierten hatten im Zuge ihrer Bestrebungen, das Land zu demilitarisieren, den Flugzeugbau verboten. Auch Hütter entwickelt bereits unmittelbar nach Kriegsende zusammen mit der Firma Schempp-Hirth Flugzeugbau in Kirchheim/Teck einen Einblattrotor mit 600 W Leistung. Eine anschließend gebaute 1,3 KW Anlage versorgt ab 1947 eine Hühnerfarm im nahe gelegenen Ohmden.

Der Fabrikant Erwin Allgaier aus dem württembergischen Uhingen bei Göppingen erkennt die Chancen der neuen Technik für seinen mittelständischen Maschinenbaubetrieb und stellt Hütter 1948 als Chefkonstrukteur an. In unmittelbarer Nähe des Unternehmens wird ein Windtestfeld eingerichtet. Hütter entwickelt einen Dreiflügler mit zunächst 7,2 KW Leistung, bei dem es sich um das deutschlandweit erste Windrad mit aerodynamisch optimierten Flügeln handelt.

1949 erfolgt in Stuttgart die Gründung der Studiengesellschaft Windkraft (StGW), welche die Windenergieforschung im Nachkriegsdeutschland unterstützt und als ersten Schritt ein 100 kW Projekt verfolgt. Ebenso erfolgt die Weiterentwicklung der Windkraft-Aerodynamik in Stuttgart, und zwar am dortigen Institut für Flugzeugbau am Pfaffenwaldring.

Ab 1950 baut die Firma Allgaier in Uhingen die ersten serienmäßigen Windkraftanlagen ‚WE-10’ (7,2 kW), von denen im Laufe der Folgejahre etwa 200 Stück produziert und teilweise auch exportiert werden. 1952 betreibt auch die Deutsche Bundesbahn eine ‚WE-10’ Windkraftanlage von Hütter. Auf dem Feldberg versorgt sie die Wetterstation und eine Richtfunkanlage mit Strom und ist bis in die 1960er Jahre hinein erfolgreich im Einsatz.

Hütter-Rotoren

Hütter-Rotoren

Zu dieser Zeit baut auch die Firma Porsche Windkraftwerke und testet diese auf ihrem Stuttgarter Firmengelände. Voith in Heidenheim, im Bau von Wasserturbinen erfahren, liefert Getriebe für Windräder, und Escher/Wyss in Ravensburg, ebenfalls mit der Wasserkraft groß geworden, stellt die benötigten Drehlager her.

In Stötten, nahe Geislingen auf der Schwäbischen Alb, wird 1956 ein großes Windtestfeld eingerichtet, und 1959 wird in Schnittlingen die ebenfalls von Hütter entwickelte ‚StGW-34’ aufgestellt. Die 100 kW Anlage ist ein Produkt der StGW und der Firma Allgaier und dient primär der Forschung. Ihre beiden jeweils 17 m langen Rotorblätter werden erstmals aus Glasfaserverbundwerkstoff (GFK) hergestellt – und bilden damit die größten Teile, die man bis dato aus dem neuen Material gefertigt hat.

Die Zwei-Flügel-Anlage von Hütter in Stötten speist zwischen 1957 und 1968 bis zu 100 kW ins Öffentliche Netz. Er muß diese Anlage dann allerdings demontieren, weil der von ihm gegründete Trägerverein die Grundstückspacht nicht mehr aufbringen kann. Auf dem Foto ist das Urmodell aller modernen windnutzenden Geräte, die ,StGW-34’ Anlage von Ulrich Hütter abgebildet.

Außerdem installiert Hütter gemeinsam mit der US-Firma Automatic Power Inc. bereits 1958 einen kleinen Allgeier ,WE-10’ Windgenerator (10 kW) auf einer Ölplattform im Golf von Mexiko - das wohl erste Offshore-Gerät weltweit, das sich auch gegen ein Dieselaggregat durchsetzt.

Bis in die 1950er Jahre gab es auch weiterhin etliche windbetriebene Papier-, Polier- und Pulvermühlen, Hämmer und Stampfer. Doch dann zahlt die Regierung Adenauer insgesamt 180 Millionen DM ‚Abschaltprämien’, um diese Mühlen ein für alle mal ‚aus dem Wind zu drehen’.

Auch die noch junge Technik der stromproduzierenden Windkraftanlagen wird bald darauf zum Auslaufmodell, und die Firma Allgaier stellt im Jahr 1961 ihr Windkraftengagement mangels wirtschaftlicher Perspektiven ein.

In Stötten wird 1966 zwar noch eine Windturbine mit 34 m Durchmesser und GFK-Rotorblättern probeweise in Betrieb genommen, deren Blattspitzen bei der Nenndrehzahl von 42 U/m eine Geschwindigkeit von etwa 270 km/h erreichen. Doch schon 1968 wird die Windenergieforschung in der BRD völlig eingestellt und die ,W 34’ auf dem Testfeld in Stötten abgerissen, da andere Energieträger weit kostengünstiger angeboten werden und die Ökologie noch keinen Einfluß besitzt: In Obrigheim geht das erste kommerzielle Atomkraftwerk Deutschlands ans Netz. Die Kernforschungsanlage Jülich fabuliert bereits von fast 600 Atomreaktorblöcken, die bundesweit bis ins Jahr 2050 notwendig wären. Auch die Bundesregierung hegt ähnliche Vorstellungen und lehnt selbst in Ballungsräumen Atomkraftwerke ‚nicht grundsätzlich’ ab...

In den 1970er Jahren beginnen sich verstärkt private Erfinder wie auch Institute und Firmen mit der Weiterentwicklung von Windenergiesystemen zu beschäftigen. 1972 fragt auch plötzlich die NASA in Stuttgart an, ob Hütter nicht seine alte ‚W 34’ wieder bauen möchte. Er wird zu einem der wichtigsten Berater der NASA auf diesem Gebiet und arbeitet an 3 kW bis 6 kW Anlagen für Entwicklungsländer. Die Pläne der ‚W 34’, die verstaubt in irgendeinem Hinterzimmer aufgetrieben werden, kauft der US-Konzern Westinghouse, der die Anlage anschließend in Amerika nachbaut.

Gegenläufiger Rotor auf Tinnum

Noah-Doppelrotor (1974)

Ab Mitte 1973 steht bei Tinnum auf Sylt eine 70 kW Anlage namens ‚Noah’, die von der SG Energieanlagenbau GmbH Solingen errichtet wird. Auf einem 12 m hohen Mast befinden sich zwei gegenläufige 5-Blatt Rotoren von je 11 m Durchmesser. Die Herstellungskosten betragen nur 2.000 DM, der Transport und die Montage kosten 1.000 DM (!!). Während des Sturms im Winter 1973/1974 wird die Anlage zwar stark beschädigt, danach jedoch wieder repariert und verbessert. Eine zweite 5-Blatt-Anlage wird 1976 in Fuhlenhagen aufgestellt.

1974 erfolgt auch die Gründung des Vereins für Windenergie-Forschung, dem frühesten Vorläufer des heutigen Bundesverbandes Windenergie, und 1975 übernimmt Hütter die Leitung des Forschungsinstituts Windenergietechnik an der TH Stuttgart.

Auch das BMFT steigt wieder in die Windenergieforschung ein. Unter dem Druck der Öffentlichen Meinung fördert die Bundesregierung im Zeitraum 1975 – 1986 die Nutzung der Windenergie mit rund 200 Mio. DM, die in etwa 70 Projekte fließen. Von dem Geld gehen allerdings nur 34 Mio. DM in die Entwicklung und Konstruktion kleiner Windkraftanlagen; und im Vergleich mit den 16 Milliarden DM, die in demselben Zeitraum in die Atomindustrie gesteckt werden, wirkt der Betrag geradezu lächerlich gering.

Das Ministerium fördert u.a. den Betrieb einer 270 kW Anlage auf der Schwäbischen Alb. Mit 4,6 Mio. DM wird im Jahre 1978 die Gesellschaft für Kernenergieverwertung in Schiffbau und Schiffahrt (GKSS) in Geesthacht gefördert, um 4 Jahre lang kleine 10 kW Windanlagen zu untersuchen, wie sie zum damaligen Zeitpunkt angeboten werden. Die Installation der entsprechenden Versuchsanlagen erfolgt 1980 auf der nordfriesischen Insel Pellworm. Doch schon 1982 zeigt sich, daß einige der getesteten 9 Kleinwindgeräten bereits vom ersten Sturm reparaturreif ‚geblasen’ werden. Andere können gar nicht erst als funktionsbereit abgenommen werden, und selbst bei den 4 Anlagen, die 1983 noch laufen, sind z.T. erhebliche Nachbesserungen notwendig. Wirtschaftlich läuft laut GKSS keine einzige dieser Anlagen. Eine weitere Analyse, die 1986 veröffentlicht wird, ergibt 5 nicht einsatzfähige und 4 nur einigermaßen funktionstüchtige Anlagen. Nur eine in Dänemark hergestellte Anlage wird als störungsfrei bezeichnet.

1977 verwirklicht der Konstrukteur Wohlfahrt in Bartholomä im Eigenbau das moderne Konzept einer zweiflügeligen WEA. Ende der 1970er Jahre beginnt auch die Entwicklung der WEC-52 durch Voith und Hütter, sowie der Debra-25.

Eine weitere BMFT-geförderte Anlage wird unter dem Projektnamen ‚GROWIAN’ bekannt (= Große Windkraft Anlage). Es handelt sich um eine 3 MW Anlage, die in Zusammenarbeit der Universität Stuttgart, der Gesamthochschule Kassel, der DFVLR in Köln-Porz und der Firma MAN (die schon im 3. Reich der ‚Reichsarbeitsgemeinschaft Windenergie’ angehörte) konzipiert und errichtet wird. Ein 3-jähriger Probebetrieb soll entscheiden, ob ein technischer und wirtschaftlicher Einsatz von Windanlagen dieser Größenordnung überhaupt sinnvoll ist.
Für den 102 m hohen Stahlbeton-Turm, der mit einem 2-Blatt-Rotor vom 100,4 m Durchmesser versehen werden soll, wird eine Lebensdauer von 20 Jahren veranschlagt. Ende 1979 steht bei der DFVLR das erste maßstabgetreue Modell im Windkanal, wo es vor allem auf Schwingungsprobleme hin untersucht wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kosten des Projekts auf 30 Mio. DM geschätzt.

Growian Windkraftanlage

Der Growian

Im Mai 1981 folgt der Baubeginn. Als Gesamtprojektkosten werden inzwischen etwa 100 Mio. DM veranschlagt, von denen das BMFT rund 24 Mio. DM übernehmen soll. Die Reinkosten für eine Anlage müssen in Serienfertigung bei 10 Mio. DM liegen, damit eine Nutzung nach betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten erfolgen kann. Die allein schon 40 Mio. DM (nach anderen Quellen sogar 52 Mio. DM) betragenden Baukosten des ersten Prototyps werden dann sogar zu 90 % vom BMFT getragen - als Betreiber wird von den Hamburgischen Elektrizitätswerken, der Schleswag in Rendsburg sowie den Rheinisch-Westfälischen Elektrizitätswerken die ‚Growian Bau­ und Betriebsgesellschaft Hamburg’ gegründet.

Hans Matthöfer, seinerzeit Bundesforschungsminister, begründet das Millionenprojekt mit den Worten: „Wir wissen, daß es uns nichts bringt. Aber wir machen es, um den Befürwortern der Windenergie zu beweisen, daß es nicht geht.“ Einen Kommentar hierzu erspare ich mir...

Mitte 2007 meldet sich der in dieses Projekt ebenfalls involvierte Meßtechnik-Ingenieur Klaus Nolopp, ein Freund, den ich schon aus Zeiten des ‚Wuseltronik’-Kollektivs in Berlin kenne, mit einer kleinen aber wesentlichen Korrektur:

"Du hast die Historie schön aufbereitet - ich bin mir aber nicht sicher, ob wirklich ALLE Beteiligten am Growian (dessen erste und auch letzte Betriebsstunde von meiner Frau Brigitte live miterlebt wurden!) dessen Scheitern zeigen wollten. Damit tut man sicherlich vielen Beteiligten unrecht.

Sicher gab es gerade bei den Hauptverantwortlichen einige, denen das Scheitern ganz gut in den Kram paßte, aber ebenso dürften auch etliche engagierte Leute dabeigewesen sein, die ganz einfach mit solchen Beanspruchungen nicht gerechnet hatten..."


Doch zurück zur Chronologie des Growian: Im Februar 1983 ist der Bau abgeschlossen und man hoff, die Anlage bis Ende 1986 voll ausfahren zu können. Doch kurz nach der Inbetriebnahme am 11.07.1983 reißen drei der vier Bremsscheiben. Auch nach der offiziellen Einweihung am 17.10.1983 wird es nicht besser, und erst im Februar 1984 fließt zum ersten Mal Strom in das Netz der Schleswag. Zuvor muß sogar einer der Flügel nachgeklebt werden. Doch dann zeigen sich aufgrund gravierender Konstruktionsfehler der Rotornabe Risse im schwer zugänglichen Pendelrahmen.

Insgesamt läuft der Growian nur 18 Tage, wobei er ganze 80.000 kW/h liefert. Statt den 250 Eigenheimen kann damit nur ein einziges Haus versorgt werden (!). Am 19. Tag läuft das 4 t schwere Lager heiß, die Kugeln müssen daraufhin gegen kleinere ausgetauscht werden. Mitte 1984 verweigert das BMFT die zur Reparatur benötigten 10 Mio. DM, und 1988 wird der Growian mit Millionenverlusten demontiert und abgewrackt.

Das Fazit war niederschmetternd: In den ersten vier Betriebsjahren lief die Anlage insgesamt nur 419 Stunden (!) – und etwa die Hälfte der 87,2 Mio. DM an tatsächlichen Kosten und Fördermitteln waren regelrecht ‚vernichtet’ worden. Als einzig positives Element galt die im Rahmen des Projektes erfolgte Entwicklung des doppeltgespeisten Asynchrongenerators, der laut Erich Hau, einem der federführenden Ingenieure, später ein richtiger Verkaufshit wurde.

In Industriekreisen wird trotzdem von einem ‚Growian II’ Folgeprojekt geredet, das als Einflügler 5 MW Leistung erzielen soll. 1985 bis 1990 wird ferner eine ‚Growian WKA-60’ auf Helgoland errichtet. Von dieser Anlage werden allerdings nur 4 Stück gebaut, nachdem es an den CFK-Rotorblättern große Probleme mit Blitzschlag gibt und die Versicherung den dritten Rotorblatt-Schaden nicht mehr bezahlt. Auf dem ehemaligen Gelände des havarierten Growian wurden 1989 kleinere Anlagen zwischen 25 und 55 kW sowie zwei 165 kW Anlagen aufgebaut, mit einer Gesamtleistung von immerhin rund 1,3 MW.

An dieser Stelle möchte ich ein Zitat des MAN-Ingenieurs und Fachbuch-Autors Erich Hau aus dem Jahre 2000 einflechten, da es die Situation Anfang der 1980er Jahre sehr gut darstellt:

„Vor 20 Jahren haben alle großen Firmen, MAN, MBB, Dornier, Windkraftanlagen gebaut – mit erheblichen Fördergeldern von Bonn, nebenbei gesagt: Sie hatten alle keinen Erfolg. Das hat an mehreren Gründen gelegen. Das eine war natürlich, wie bei den Großen oft: Wenn die Fördertöpfe zuende gehen, wird das Interesse geringer. (Und) während wir in unserem Growian in hundert Meter Höhe saßen und uns den Kopf zerbrachen, was wir nicht noch alles machen könnten, um das Ding zu retten, sind die Windmühlen (aus Dänemark) über die Grenze gekommen. Die ersten Bauern in Norddeutschland haben die dänischen Maschinen gekauft. Und siehe da, die gingen. Die waren viel, viel kleiner, und man konnte mit diesen Maschinen einfach vernünftig Strom erzeugen. (...)

Wir haben zwar alle an die Sache geglaubt, wenn ich für die Leute sprechen darf, die von Anfang an dabei waren. Die tatsächliche Entwicklung aber hat keiner von uns geahnt.“


Die bereits genannte GKSS stellt Anfang der 1980er Jahre eine kombinierte und in einem Container eingebaute Windenergie / Meerwasserentsalzungs-Anlage vor, welche im Durchschnitt täglich 6.000 l Trinkwasser erzeugen soll und auf der Hallig Süderoog - dem mit nur zwei Bewohnern wohl kleinsten Gemeindewesen der Bundesrepublik - aufgestellt wird. Bis dahin mußte das Trinkwasser mit Tankschiffen dort hintransportiert werden. Die Anlage arbeitet nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose, wobei salziges Nordseewasser unter hohem Druck an einer, die Salzionen zurückhaltenden Membran vorbeigeleitet wird. Nur Süßwasser durchdringt die Membran und wird auf der anderen Seite gespeichert. Die Betriebsenergie hierfür liefert ein 3-Blatt­Rotor von 10 m Durchmesser, der bei Windstärke 5 etwa 6 kW abgibt.

Ein anderer Anwender der Windenergie ist die Deutsche Bundespost, welche Ende 1981 kombinierte Solar/Wind-Anlagen für Funkübertragungsstellen in Freiwill bei Flensburg und in Harnberge bei Bremen errichtet.

Doch auch auf individueller Ebene wird für die Windenergie etwas geleistet. Als eines von vielen möglichen Beispielen nenne ich hier den ‚Grossmann-Rotor’, der sich aus mehreren alten, senkrecht durchgesägten Ölfässern leicht herstellen läßt (s.u. Savonius-Rotor). Auf dem Markt befinden sich auch diverse Kleingeräte für Segelboote und Wochenendhäuser, die zur Ladung von konventionellen 12 V Batterien gut geeignet sind und 1980 etwa 500 DM kosten.

1980 gründen Windfans einen Deutschen Windenergieverein, der kurz darauf bereits 300 Mitglieder zählt.

1982 erhält die Firma MBB zwei Design-Preise für ihren Einflügler ‚Monopteros’, der im Auftrag des BMFT entwickelt und erstmals im Dezember 1981 bei Bremerhaven-Weddewarder installiert wird. Mit 50 m Turmhöhe und einem Rotordurchmesser von 48 m ist er der weltweit größte Einblattrotor, die Jahresleistung sollte 1,3 Mio. kWh betragen. Dieses Forschungsvorhaben wird mit 37 Mio. DM gefördert. Zwischen MBB, dem BMFT und der Stadt Bremerhaven entsteht anschließend jedoch ein Streit darüber, zu welchem Preis der Monopteros-Strom in das öffentliche Netz eingespeist werden soll. MBB offeriert gleichzeitig dem Markt eine kleine M-15 Anlage zu einem Preis von 80.000 DM.

Ein anderer Anwender der Windenergie war die Deutsche Bundespost, welche Ende 1981 kombinierte Solar/Wind-Anlagen für Funkübertragungsstellen in Freiwill bei Flensburg und in Harnberge bei Bremen erstellt hat.

1982 erhält die Firma MBB zwei Design-Preise für ihren Einflügler ‚Monopteros’, der im Auftrag des BMFT entwickelt und erstmals im Dezember 1981 bei Bremerhaven-Weddewarder installiert wurde. Mit 50 m Turmhöhe und einem Rotordurchmesser von 48 m war er damals der weltweit größte Einblattrotor, die Jahresleistung sollte 1,3 Mio. kWh betragen. Dieses Forschungsvorhaben wurde mit 37 Mio. DM gefördert. Zwischen MBB, dem BMFT und der Stadt Bremerhaven entstand anschließend ein Streit darüber, zu welchem Preis der Monopteros-Strom in das öffentliche Netz eingespeist werden sollte. MBB offerierte gleichzeitig dem Markt eine kleine M-15 Anlage zu einem Preis von 80.000 DM.

Ebenfalls 1982 baut das Ingenieurbüro Schlaich eine 50 kW Aufwindenergieanlage in Spanien, welche die Machbarkeit dieser Technologie belegt (s.d.).

Während bei Großanlagen wie dem Growian mit allen Mitteln bewiesen wird, daß sie für eine preiswerte öffentliche Stromversorgung nichts taugen (wobei zu bemerken ist, daß die beteiligte Firma MAN zum damaligen Zeitpunkt auch 10 kW Anlagen der Marke ‚Aeroman’ für etwa 70.000 – 100.000 DM das Stück vertrieben hat; bis 1986 wurden davon rund 400 Stück in die USA verkauft), beschäftigen sich andere Forschungsinstitute und Projektgruppen mit kleineren, ‚angepaßten’ Anlagen.

Die inzwischen aufgelöste IPAT der TU Berlin (= Interdisziplinäre Projektgruppe für Angepaßte Technologie) wird von der GTZ und dem BMZ unterstützt, als sie sich um 1975 herum mit der Nutzung der Windenergie zur Förderung von Wasser aus tief gelegenen Flußläufen, Brunnen und Quellen für die Trinkwasserversorgung, Viehtränkung und Landbewässerung in Entwicklungsgebieten beschäftigt. Die Konzepte der Projektgruppe beinhalten, daß die für den Windpumpenbau benötigten Materialien und Bauteile möglichst in den Anwenderländern selbst hergestellt werden sollen, ebenso soll die Instandhaltung dort erfolgen können. Die IPAT beschäftigt sich deshalb in der Hauptsache mit Schlagflügel-Windanlagen und Innenwalkring-Pumpen zur Wasserförderung.

Schlagflügel

WindWing

Ein ähnliches System wird übrigens erst wieder im März 2007 publik, als das neu gegründete Unternehmen W2 Energy Development Corp. aus Santa Barbara, Kalifornien, eine ebenfalls oszillierende Windpumpe vorstellt, deren Wirkungsgrad zwischen 40 % und 60 % liegen soll. Entwickler der WindWing-Anlage ist Gene Kelley, den Patentantrag dafür hat er bereits 2005 eingereicht.

Ich erwähne dieses System an dieser Stelle, weil mir über die frühe IPAT-Anlage leider keinerlei Unterlagen oder Bilder mehr vorliegen. Ansonsten behandle ich die Schlagflügel-Windkraftanlagen in der Rubrik Neue Designs und Rotorformen.

Zur breiten, lokalen Anwendung fehlt es in der Bundesrepublik allerdings an zuverlässigen meteorologischen Daten über Windaufkommen und -intensität, es gibt nur etwa 70 Stationen neben den rund 350 nebenamtlichen Windmessern, also weitaus weniger, als eigentlich notwendig ist (Stand 1980). Ebenso bilden die Archivierung und die Auswertung der hereinkommenden Daten ein neues Gebiet. Besonders über den fast stetigen Höhenwind liegen so gut wie keine Informationen vor.

Als Standorte für Windanlagen kommen die Küstenregionen, besonders die Insel Sylt, sowie lokale Alpenrandgebiete in Frage. Das BMFT geht davon aus, daß die Wind­energie etwa 8 % des Energiebedarfs der Bundesrepublik Deutschland decken könnte (Stand 1979). Ein Forschungsauftrag zur Bestimmung des Windenergieangebots im Bereich der Deutschen Bucht und der Norddeutschen Tiefebene wird vom BMFT mit 1,4 Mio. DM finanziert.

Eine weitere Version von WAEs bildet das Schwebering-Windkraftwerk, das von Christoph Schlobies vorgeschlagen wurde und Anlagengrößen bis zu 1.000 MW möglich machen soll (Patent DE 3209347 vom 15.09.1983). Dieser Vorschlag stellt eine Weiterentwicklung des Segelwagen-Kraftwerks dar und besteht aus einem Rhönrad ähnlichen Doppelring, der mit senkrecht stehenden profilereten Windflügeln verbunden ist und auf einer Magnetschiene, quer zur Hauptwindrichtung, gleitet oder rollt. Er bildet damit indirekt auch einen Vorgänger der Maglev-Turbinen (s.u.) oder der Floating Vertical-Axis Turbine von Clive Murray Cocker vom Londoner Imperial College (Patent WO 2003/016714 von 2003).

Ab 1984 werden auf dem Versuchsfeld in Schnittlingen diverse Windkraftwerke getestet, darunter die Debra 25, der MAN-Aeroman, die Flair, elektrOmat, WEC-52 und Optiwa. Gleichzeitig beginnt die Firma MAN mit der Produktion des einflügligen Monopteros, während der Aeroman über 500 mal verkauft wird. Im selber Jahr wird auch die Firma Enercon gegründet.

Seit 1985 unterstützt das BMFT den Bau von Inselbetrieb-Windparks in Ländern der 3. Welt (mit je 10 Stück 20 bis 30 kW Anlagen), außerdem wird die Firma Nordex AG gegründet.

1986 stellt die Deutsche Gesellschaft für Windenergie bei einer Erhebung fest, daß es in Deutschland bereits etwa 500 Windkraftwerke verschiedenster Art gab, davon seien aber nur rund 50 einigermaßen professionell. MAN und andere Firmen gründen daraufhin die Fördergemeinschaft Windenergie. In Eiderstedt will eine Stiftung Windenergie sogar 90 Mio. DM zum Bau von 300 Windkraftanlagen akquirieren. Eine 1,2 MW Dreiblatt-Anlage mit einem Rotordurchmesser von 60 m von MAN wird auf Helgoland installiert, deren Überschußstrom zur Meerwasserentsalzung dient. Eine 30 kW Anlage inklusive Fundament und Mehrwertsteuer kostet zu diesem Zeitpunkt rund 110.000 DM. Technisch zugelassen ist außer dem Aeroman von MAN nur eine 20 kW Anlage der Firma Windkraft-Zentrale in Brodersby bei Kappeln (Kostenpunkt: 63.000 – 77.000 DM). Im Verkauf befinden sich aber auch die Enercon 55/15 der Gesellschaft für Energieanlagen in Aurich (ein 3-Flügler mit 55 kW für 136.000 DM) und die V-16 des dänischen Unternehmens Vestas, von dem sich weltweit schon etwa 1.600 Exemplare im Wind drehen (55 kW für 105.000 DM).

Ebenfalls 1986 betreibt Dornier eine 30 kW Darrieus-Windenergieanlage.

Schon 1987 nehmen die allgemeinen Probleme mit Zulassungen und Baugenehmigungen zu, außerdem steigern sich die Ressentiments gegen die ‚Verspargelung der Landschaft’ aufgrund des Lärms und ihrem häßlichen Aussehen (s.u. Grenzen der Windnutzung).

1988 wird bekannt gegeben, daß der erste deutsche Windpark mit 30 Anlagen an der Elbmündung in Dithmarschen seit einem Jahr einwandfrei arbeitet. Ein weiterer Windpark entsteht bei Cuxhaven mit 10 Enercon 55 kW und 15 MBB 30 kW Anlagen. Die Investitionskosten von ca. 6 Mio. DM werden zwischen dem BMFT und dem Stromversorgungsunternehmen Überlandwerke Nord-Hannover geteilt. Das BMFT fördert außerdem ein Forschungsvorhaben der Gesamthochschule Kassel mit 650.000 DM, bei dem auf dem 636 m hohen Knüll bei Bad Hersfeld zwei 10 kW Anlagen mit Netzeinspeisung aufgestellt werden. Bis Mitte 1988 werden insgesamt 150 BMFT-geförderte kleine und mittlere Anlagen mit insgesamt 5 MW errichtet.

1989 gibt die KfA Jülich bekannt, daß das BMFT die Maßnahme ‚100 MW Wind’ mit dem Ziel unterstützt, eine größere Zahl von Demonstrationsanlagen zu erstellen. Besonders auf der Halbinsel Eiderstedt werden daraufhin mehrere Windparks geplant, davon alleine 200 Anlagen mit einer Gesamtleistung von 500 MW aus privater Initiative. Auch der Deutsche Alpenverein engagiert sich und stellt am 1.765 m hoch gelegenen Rotwandhaus nahe Bayrischzell einen 36 kW Rotor auf, der so ausgelegt ist, daß er beim Betrieb nicht lauter ist als der Wind selbst. Der Dreiblatt-Rotor hat einen 10 m hohen Turm, die Blattlänge beträgt 10,4 m und die Kosten belaufen sich auf 120.000 DM.

In Zimmern (Baden-Württemberg) wird 1989 eine 30 kW WEA der Firma Südwind errichtet, in Heroldstatt-Enabeuren eine E-17 mit 55 kW.

Der Interessenverband Windkraft Binnenland hat 1989 schon 550 Mitglieder, die sich mit nicht erteilten Baugenehmigungen und anderen behördlichen Auflagen und Einwänden herumschlagen. Seit 1987 ist kein einziger (privater) Antrag mehr genehmigt worden, obwohl sich der niedersächsische Regierungschef Ernst Albrecht (CDU) entschlossen hat, den Bau von Windkraftanlagen zu einem Drittel aus dem Landesetat zu fördern. Die Erfahrung zeigt, daß insbesondere die Strom-Giganten, die sich rein aus Image-Gründen mit Erneuerbaren Energien beschäftigten, mit ihren Anträgen für großangelegte Windparks das gesamte Förderkontingent ausschöpfen.

Zu diesem Zeitpunkt sind in Deutschland 293 Windenergieanlagen am Netz, die zusammen 27 MW leisten.

Die Bundesrepublik Deutschland beschließt 1990 das Stromeinspeisegesetz – während in Husum und Bredstedt bereits erste Klärwerke mit Windkraft laufen, ebenso wie ein Wasserwerk in Gelting.

Nach vier Jahren Planungs- und Bauzeit geht 1990 in Inhausersiel bei Wilhelmshaven der (damals) größte deutsche Windpark (‚Jade-Windpark’) mit einer Gesamtleistung von 2 MW in Betrieb. Für eine Investitionssumme von  rund 25 Mio. DM wurden dort drei ,Monopetros-50’ Windturbinen von MBB (Einflügler, Turmhöhe 60 m, Rotorblattlänge 28 m) mit jeweils 640 kW Leistung und 20 Jahren Lebensdauer errichtet. Das BMFT förderte die Entwicklung dieser Anlagenart mit 4,3 Mio. DM. In Kooperation zwischen den Firmen MBB und Kvaerner Turbine wird für den Jade-Windpark im Folgejahr außerdem eine deutsch-schwedische 3 MW Großanlage ‚Aeolus II’ geplant.

Am 21.03.1990 wird im spanischen Galizien in der Nähe des Ortes Cabo Villano und im Rahmen eines deutsch-spanischen EG-Projektes eine 1,2 MW-Anlage mit dem Namen ‚Awec 60’ in Betrieb genommen. Diese Anlage kostet 6,5 Mio. DM. Am 02.07.1990 geht auf Helgoland die bis dahin größte deutsche Windanlage ans Netz (Turmhöhe 44 m, Rotordurchmesser 60 m), die pro Jahr rund vier Millionen kW/h erzeugen soll. Und am 31.12.1990 schaltet die konstruierende Husumer Schiffswerft ‚Europas größten Windpark’ im nordfriesischen Friedrich-Wilhelm-Lübke-Koog, an der Unterelbe bei Brunsbüttel, ans Netz – mit 35 MAN-Windkraftanlagen (30 m hoch, 12 m lange Rotorblätter) und insgesamt 8,75 MW Leistung. Ein späterer, zweiter Bauabschnitt umfaßt weitere 15 Anlagen mit 3,75 MW, die Kosten betragen insgesamt rund 28 Mio. DM. Die Husumer Schiffswerft legt außerdem Pläne für einen weiteren Windpark auf der Halbinsel Eiderstedt oder an der dänischen Küste vor, bei dem für privat investierte 30 Mio. DM 52 Anlagen insgesamt 13 MW Strom erzeugen sollten.

E 40 Windkraft-Anlage

E 40 Anlage

Ebenfalls 1990 errichtet die Firma Südwind gemeinsam mit der Berliner Bewag eine erste Demonstrationsanlage auf der 40 m hohen Mülldeponie Wannsee, bei der Firma Dornier (die inzwischen zum Daimler-Benz-Konzern gehört) wird die Forschung am Darrieuskonzept eingestellt, in Hausen vor Wald entsteht auf Privatinitiative eine  95 kW Anlage und in Wilhelmshaven wird das Deutsche Windenergieinstitut DEWI gegründet.

Bis 1990 fließen insgesamt 82 Mio. DM in die Förderung der Windenergie.

Nach langen und mitunter schwierigen Auseinandersetzungen tritt am 01.01.1991 eine Novellierung der Bundestarifordnung „über die Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien in das öffentliche Netz“ in Kraft. Demnach beträgt die Vergütung für regenerativ erzeugten Strom 90% des Durchschnittserlöses je Kilowattstunde aus der Stromabgabe von den EVU. Das Gesetzt wird mit den Jahren mehrmals abgeändert, gilt aber als Investitionsmotor.

Im Dezember 1991 nimmt in Rapshagen bei Pitzwalk die erste große Windkraftanlage des Landes Brandenburg ihren Betrieb auf. In China werden in der Inneren Mongolei die ersten beiden aus Deutschland importierten 5 kW Anlagen installiert.

Bis 1992 gibt es ein 250 MW Förderprogramm für Windkraftanlagen (bis 1995 jährlich 50 MW), bei dem jede Windkraftanlage zehn Jahre lang im praktischen Einsatz überwacht wird. Danach will man überwiegend Großwindanlagen fördern. In Brandenburg sorgt eine Ampelkoalition durch einen Investitionszuschuß von 30 % - 50 % für die mit Abstand höchste Förderung. Im März 1992 wird im Windpark der EWE AG bei Hamswehrum der Prototyp einer getriebelosen 400 kW Anlage von Enercon errichtet (E 36). Die dabei gewonnenen Daten fließen später in die Entwicklung eines 500 kW Serienmodells ein (E 40). Bei diesem Modell weist der neuartige, vom Rotor direkt angetriebene Synchrongenerator in Ringbauweise, einen mittleren Durchmesser von 4 m auf.

Am 21.09.1992 nehmen die Stadtwerke Husum einen Windpark in Betrieb, der durch die Verwendung von Windkraftanlagen verschiedener Hersteller, verschiedener Turmhöhen (28 m und 55 m Nabenhöhe) sowie kompakter Aufstellung der Anlagen eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Geländes demonstriert. Es werden acht Anlagen der Husumer Schiffswerft (HSW 250) sowie sieben Anlagen der Firma Tacke (TW 250) mit je 250 kW Nennleistung errichtet. Die Gesamtleistung entspricht somit fast 4 MW.

Die Windsteuer, die 1992 vom dem ostfriesischen Bürgermeister Udo Reemstma ‚erfunden’ wird, kann sich nicht durchsetzen. Zu diesem Zeitpunkt stehen in Deutschland bereits 405 Windenergieanlagen mit insgesamt 75 MW Leistung.

Die Niedersächsische Landesregierung plant 1993, bis zum Jahr 2000 rund zweitausend Windmühlen mit etwa 1.000 MW Gesamtleistung zu erstellen. Theoretisch seien sogar 10.000 MW alleine an der Küste möglich – so die damalige Umweltministerin Monika Griefahn. Eine entsprechende Windstudie hatte 280.000 DM gekostet. Im schleswig-holsteinischen Dithmarschen wird Anfang November ein weiterer Windpark mit sieben Anlagen und einer Nennleistung von 3,5 MW eingeweiht, die Kosten betragen 7 Mio. DM.

Bis 1993 hat man durch das BMFT-Projekt auf Borkum genügend Erfahrungen mit einer windbetriebenen Meerwasserentsalzung gewonnen, nun werden Pläne für eine größere 300 kW Anlage auf Rügen gemacht, die dort ihre speziell für den Einsatz im Ausland erforderliche Einsatzreife erlangen soll, wobei das Destillat in Anpassung an die Schwankungen im Windangebot durch eine mechanische Dampfverdichtung gewonnen wird. Als Trinkwasserleistung werden 15 Kubikmeter pro Stunde angegeben, die Projektkosten betragen etwa 3,4 Mio. DM.

Anfang Juli 1993 geht der ‚größte Windpark Deutschland’ auf der Ferieninsel Fehmarn mit 34 Anlagen und einer Gesamtleistung von 17 MW in Betrieb. Die Kosten hierfür betragen 40 Mio. DM. Auch das neue Versand- und Logistikzentrum der Otto Versand GmbH in Haldensleben (Sachsen-Anhalt) wird mit mehreren Windrädern zur unterstützenden Stromversorgung ausgerüstet. Als ‚größter Binnenwindpark Europas’ gehen Mitte November neun von zehn Windräder im sächsischen Jöhnstadt (Landkreis Anaberg) ans Netz. Mit der Energie sollen 8 % des Stromverbrauchs des Landkreises mit seinen etwa 95.000 Einwohnern gedeckt werden. Im Herbst 1993 wird an der Universität Bremen der erste Lehrstuhl für Windenergie eingerichtet.


Weiter geht es mit der Entwicklung ab 1994...