Weltweit zuverlässig grünen Strom zu liefern – das verspricht das revolutionäre Drachensystem von EnerKíte. Die Höhenwindnutzung ermöglicht maximalen Energieertrag bei geringsten Betriebskosten. Klingt zu schön, um wahr zu sein? Wir haben die innovative Technologie unter die Lupe genommen.

Wir wissen: Im Zuge der Energiewende soll der Stromverbrauch fortlaufend immer mehr aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden. Gleichzeitig wird der Bedarf nach einer bezahlbaren und zuverlässigen Stromversorgung immer größer. Hohe Investitionskosten bei Anlagen für regenerative Energien, die mögliche Überlastung der Stromnetze sowie eine zeitweise schlechtere, weil tageszeit- oder witterungsabhängige Verfügbarkeit stellen uns dabei vor ein zu lösendes Dilemma. Im Bereich der Windkraft ist die Lösung bereits da mit dem revolutionären System von EnerKíte: Die Flugwindkraftanlagen ernten die stärkeren Winde in großen Höhen, sind auf geringen Nennwind ausgelegt und können dank Rotationsstart selbst bei Windstille am Boden starten. In Kombination mit geeigneten Speichern wird so eine gesicherte regenerative Stromversorgung ohne massiven Netzausbau möglich. Ultraleichte Flügel, vollautomatischer Betrieb und die bodenbasierte Energieerzeugung setzen tatsächlich neue Maßstäbe, die da heißen: doppelter Ertrag und 95 % Materialeinsparung (bezogen auf den Jahresertrag), da das massive Fundament durch Seile, Sensorik und Steuerung ersetzt wird.

Seile und Bodenstation statt Turm und Fundament: So werden mit EnerKíte-Anlagen 90 % an Stahl und Beton eingespart. (Bild: EnerKíte)

Nachhaltigkeit neu gedacht – und realisiert

Ein flexibles Drachensystem für zuverlässigen grünen Strom, und zwar auf der ganzen Welt, das sind die Mission und der Grundgedanke hinter der EnerKíte GmbH. Durch Höhenwindnutzung und effizienten Einsatz entsprechender Mittel und Ressourcen realisiert das Berlin-Brandenburger Unternehmen eine neue Hochtechnologie.

Bereits im Jahre 2010 von fünf Unternehmern aus den Bereichen Windenergie, Luftfahrt und Kite-Konstruktion gegründet, profitiert EnerKíte von einem über die Jahre entstandenen breiten Partnernetzwerk, das sich über die Industrie, Forschung und Entwicklung bis hin zur Energieversorgung erstreckt. „20 Jahre Branchenkenntnis, fachübergreifender Sachverstand, Respekt gegenüber Natur und Technik und die Kunst, in passenden Schritten große Ziele zu erreichen, kennzeichnen die Denk- und Arbeitsweise des Teams“, so definiert das innovative Unternehmen sich selbst.

Wie funktioniert’s?

Dynamisch fliegende Drachen ermöglichen es, die Energie aus starken und stetigen Höhenwinden über Zugkräfte am Seil in einer Bodenstation in Strom umzuwandeln. Dieser wird durch Batteriespeicher an den Verbraucher gespeist. Dabei wird weniger als ein Zehntel an Materialeinsatz im Vergleich zu herkömmlichen Windenergieanlagen benötigt – wobei die Flugwindkraftanlagen laut Angaben von EnerKíte doppelt so viel Strom wie Windturbinen und fünfmal so viel wie Solaranlagen produzieren, und zwar konstant über das ganze Jahr.

Die ultraleichten Flügel sind patentgeschützt und der Betrieb der Flugwindkraftanlagen geschieht vollautomatisch: „Der Start erfolgt über den rotierenden Mast, von welchem der Flügel bei ausreichend Anströmung und Auftrieb abhebt. Beim aufsteigenden Achterflug wird durch die hohe Zugkraft und Geschwindigkeit des Flügels eine Generatorwinde über die sich abwickelnden Seile angetrieben und somit Energie generiert. Sind die Seile ausgelassen, wird ein Bruchteil dieser Energie (ca. 10 %) verwendet, um den Flügel zurückzuholen. Dabei erkennt die Steuerung automatisch die angesichts der Witterungsbedingungen beste Betriebshöhe, auf welcher der Flügel dieser Abfolge entsprechend zyklisch arbeitet. Bei Sturm oder Gewitter wird der EnerKíte automatisch gelandet und in einer sicheren Position, mit der Spitze am Mastkopf angekoppelt und dem Wind nachführend, geparkt.“

Der Betrieb der EnerKíte-Anlagen erfolgt vollautomatisch und fernüberwacht. Der Rotationsstart ermöglicht den Start auch bei Windstille. (Bild: EnerKíte)

Grundlastfähigkeit und Kosteneffizienz

Im Vergleich zu einem typischen 100-kW-Windrad sind die Drachen auf einem Vielfachen der Betriebshöhe tätig und auch auf wesentlich geringere Nennwindgeschwindigkeiten ausgelegt. Durch entsprechende Materialien und intelligente Technologien wird so über 90 % der Zeit Strom erzeugt. Notwendige Zwischenspeicher fallen kleiner aus. Was das für die Jahresproduktion bedeutet, hat EnerKíte errechnet: „Eine EK200 kann doppelt so viel Strom liefern wie ein 100-kW-Windrad und das Sechsfache einer PV-Anlage gleicher Leistung. Die EnerKíte EK200-Anlagen liefern meist 70 kW oder mehr und selten weniger als 5 kW. Sie werden also grundlastfähig und reduzieren den Bedarf an Speichern in autarken Inselanwendungen.“

Höchste Betriebssicherheit

Nach dem Prototyp der »EK30« ist die EK200 – die eine Leistung von 100 kW erzeugen wird, die kleinste Serienanlage in der zukünftigen EnerKíte-Produktfamilie. Konzipiert für dezentrale Energieversorgung und die Substitution von Dieselgeneratoren, ist sie „als Windkraftanlage im Containerformat mit konfigurierbarem Speicher in der Lage, das Rückgrat eines kompletten Inselnetzes zu bilden.“ Entsprechende Schnittstellen ermöglichen eine Einbindung weiterer Energieerzeuger (z.B. Photovoltaik), auch eine Skalierung in die MW-Klasse ist möglich (Sinken der Stromgestehungskosten). Laut Angaben von EnerKíte stellen sich Skalierungseffekte durch die innovative Flügeltechnologie günstiger dar als bei Windrädern oder den Wettbewerbsprodukten der Airborne-Wind-Energy-Branche.

Bis 2025 wird die EK200 im Rahmen einer modellbasierten Entwicklung weiterentwickelt, verifiziert und als Vorprodukt in den Markt gebracht. Die Serienproduktion erfolgt ab 2026 bei qualifizierten Produktionspartnern.

Durch die Kombination einer bespannten Carbon-Rippen-Struktur mit einer halbstarren Konstruktion werden die Kräfte nicht zentral, sondern über mehrere Punkte am Flügel abgeführt. (Bild: EnerKíte)

Crowdfunding – Teil des Teams von EnerKíte werden

Auf der Crowdinvesting-Plattform FunderNation läuft aktuell (zum Zeitpunkt des Redaktionsschlusses Mitte März) eine dritte Finanzierungsrunde. Durch die Unterstützung aus der ersten Runde 2015 konnte das rotierende Start- und Landesystem entwickelt und erfolgreich umgesetzt werden. Nach der zweiten Finanzierungsrunde wurden Ende 2021 sämtliche Betriebsphasen des Systems unter realen Bedingungen gezeigt und somit der Beweis der Umsetzbarkeit erbracht. Und nun ist der Weg frei dafür, dieses innovative und effiziente Produkt in den Markt zu bringen. Dafür bietet EnerKíte Risikokapitalgebern direkte Unternehmensbeteiligungen an.

Eigenstromversorgung – Markt und Zielgruppe

Im Zuge der Energiewende spielt die Eigenstromversorgung eine immer größere Rolle. Der Strombedarf wird sich nicht zuletzt auch durch die Einbeziehung der Bereiche Wärme und Mobilität vervielfachen.

Laut EnerKíte ist die erste Generation der Anlagen mit ihrer Leistung von 100 kW einem Kleinwindrad mit gleicher Leistung ertragsmäßig deutlich überlegen (um ca. den Faktor 2). Die Flugwindkraftanlagen werden „in Landwirtschaft, Gewerbebetrieben und kommunalen Versorgungseinrichtungen, wie z.B. Klärwerken oder Schnellladestationen privilegiert genehmigt und bieten hier eine perfekte Ergänzung bzw. Alternative zu PV und Speicherlösungen.“ Der Fokus liegt auf Anwendungen im Bereich 100 bis 500 kW im ländlichen Raum, bei denen mindestens 50 % der erzeugten Strommenge vor Ort abgenommen wird. „Globale Märkte für die EK200 sind die Hybridisierung von Inselstromversorgungen bis in entlegene Regionen. Autonome Mini-Grids mit einer installierten Leistung von 10 kW–10 MW und hauptsächlich zwischen 20 und 100, bis hin zu 500 Nutzern, haben das Potenzial, bis zum Jahr 2030 bis zu 500 Millionen Menschen mit Strom zu versorgen, wenn die richtigen politischen Maßnahmen ergriffen werden und etwa 220 Milliarden Dollar in den Bau von 210.000 Mini-Netzen investiert werden.“

EnerKíte wurde im Jahre 2010 von fünf Unternehmern aus den Bereichen Windenergie, Luftfahrt und Kite-Konstruktion gegründet. (Bild: EnerKíte)

Gemeinsame Forschung mit Volkswagen

EnerKíte ist auch an der Entwicklung einer mobilen E-Tankstelle beteiligt und forscht gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik der TU Braunschweig, der C-CON GmbH, der FIT-Umwelttechnik GmbH, der Invent GmbH, dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik sowie der Volkswagen Group Charging GmbH – kurz Elli – an der Ladestation der Zukunft. Diese mobile E-Ladeinfrastruktur soll die Aspekte Elektromobilität, Leichtbau, Kreislaufwirtschaft und erneuerbare Energieversorgung im Sinne einer nachhaltigen Mobilität verbinden. Elektrofahrzeuge können so auch an den entlegensten Orten mit sauberem Strom versorgt werden.

EnerKíte verdreifacht die wirtschaftlich nutzbare Landfläche

Welches Potenzial das System der Flugwindkraftanlagen tatsächlich mit sich bringt, wird erst bewusst, wenn man sich vor Augen führt, dass „rund 80 % der weltweiten Landfläche ausreichend Wind für den wirtschaftlichen Betrieb einer EnerKíte-Anlage bieten. Auf nur 25 % der Landfläche lässt das Windangebot einen wirtschaftlichen Betrieb von konventionellen Windkraftanlagen zu. Bei Kleinwindkraftanlagen sind es sogar nur 8 %.“ Die Anlagen lassen sich laut EnerKíte rechnerisch auf ca. 80 % der Landfläche wirtschaftlich betreiben, was zu einer Verdreifachung des Potenzials von Windkraft führt und jedem Land ermöglicht, Windenergie zu ernten.

Spezifika der EnerKíte-Anlagen

• höchster Nutzungsgrad: Erntebetrieb bereits bei Schwachwind durch ultraleichte Flügel, Rotationsstart erlaubt Start- und Landung bei Windstille am Boden
• gute Skalierbarkeit in Megawatt-Klasse: bodenbasierte Steuerung und Stromwandlung vereinfachen Größenskalierung der Anlagentechnologie
• geringe akustische und visuelle Beeinträchtigungen: wenige Leinen, keine Propeller, durch Stromerzeugung am Boden geringe Geräuschentwicklung; durch sehr schlanke Flügel geringe visuelle Beeinträchtigung im Betrieb
• Flexibilität, einfacher Transport und rasche Inbetriebnahme: kompaktes containerbasiertes Design, fundamentlose Errichtung
• maximale Betriebssicherheit und minimale Betriebskosten: einfach zugängliche Bodenstation enthält sämtliche bewegliche und elektronische Komponenten, für Steuerung, Regelung, Stromerzeugung und -speicherung, kein Leichtbau erforderlich

Weitere Informationen auf: www.enerkite.de