Aufwindkraftwerk der Zukunft: Wenn Tornados Strom produzieren

Windkraft und Solaranlagen: Das sind die etablierten Kraftwerke der erneuerbaren Energien. Doch das ist noch nicht das Ende der Ideen. Kombiniert man diese beiden Energien, dann kann man aus künstlichen Tornados Strom erzeugen und hat ein Aufwindkraftwerk.

Wie ein Aufwindkraftwerk funktioniert? Ganz einfach: Zuerst muss man sich klarmachen, dass auch die herkömmlichen Windräder nichts anderes als die Sonnenenergie zur Stromproduktion nutzen. Unser Himmelskörper erwärmt die Erdoberfläche oder das Wasser unterschiedlich stark. Dort, wo mehr Sonne scheint, erwärmt sich die Luft stärker und steigt auf. Die nachfließende Luft erzeugt den Wind, der mit herkömmlichen Windrädern genutzt werden kann.

Das jedoch passiert nicht immer und vor allem nicht vorhersagbar. Nötig wäre also eine automatisierte Windproduktion, und schon ist es fertig, das Aufwindkraftwerk. Die Aufwindkraftwerk-Konstruktion ist dabei ganz einfach: Man nimmt eine große Fläche und überdache diese mit einer lichtdurchlässigen Fläche, beispielsweise Glas. In die Mitte dieser Fläche baue man ein paar Generatoren und einen Turm - fertig ist das Aufwindkraftwerk, die Stromproduktion kann starten.

Es wird dieses passieren: Die Sonne scheint durch das Aufwindkraftwerk-Glas und erwärmt den Boden sowie die darüberliegende Luft. Diese will aufsteigen, kommt aber durch das Glas nicht hinaus. Daher fließt die Luft schnell zum Turm, wo sie die Generatoren im Aufwindkraftwerk antreibt und nach oben entweicht. Und das Aufwindkraftwerk funktioniert auch nachts, denn der Boden bleibt nach Sonnenuntergang warm.

Tolle Idee, aber warum steht dann nicht an jeder Ecke ein Aufwindkraftwerk? Die Antwort ist ganz einfach. Windräder werden deshalb immer höher, weil mit zunehmender Größe die Wirtschaftlichkeit sowie der Wirkungsgrad steigen. Übertragen auf ein Aufwindkraftwerk würde dies neue Dimensionen bedeuten. Um einen Wirkungsgrad von einem Prozent sowie eine Leistung von nur 200 Megawatt zu erreichen, müsste die überdachte Kollektorfläche acht Quadratkilometer groß sein, wobei der Turm einen Kilometer hoch wäre - das Aufwindkraftwerk wäre höher als jedes Hochhaus auf der Erde.

Diese gewaltigen Dimensionen haben bislang ein funktionierendes Aufwindkraftwerk verhindert. Das größte jemals gebaute Aufwindkraftwerk erreichte eine Turmhöhe von lediglich 195 Metern. Warum sich Forscher dennoch mit der Technik beschäftigen, liegt eher an den weiteren Vorteilen. Die Aufwindkraftwerk-Technik ist robust und weitgehend wartungsfrei, die daher angenommene Lebensdauer von über 100 Jahren garantiert niedrige Kosten. „Die Kilowattstunde Strom könnte in einem Aufwindkraftwerk in den ersten 25 Jahren, in denen die Baukosten wieder hereinkommen müssen, etwa 12 bis 18 Cent abhängig von der Größe des Aufwindkraftwerks kosten, danach nur noch rund zwei Cent“, schätzt Prof. Niemann, emeritierter Inhaber des Lehrstuhls für Windingenieurwesen und Strömungsmechanik. „Damit ist der Preis konkurrenzfähig mit Kernkraft- und Kohlestrom, die je unter fünf, beziehungsweise unter sieben Cent pro Kilowattstunde liegen.“

Die Baukosten für ein Aufwindkraftwerk mit einem 500-Meter-Turm, einem Kollektor von zwei Kilometern Durchmesser und einer Leistung von etwa 20 Megawatt schätzt er auf rund 150 bis 200 Millionen Euro. Zum Vergleich: Der Bau eines Kohlekraftwerks mit 1.200 Megawatt Leistung kostet rund 1,2 Milliarden Euro, dessen Lebensdauer beträgt etwa 50 Jahre. Es ist zudem ungleich klimaschädlicher als ein Aufwindkraftwerk.