Innovationskraft der Windenergie

Eine Turbine der neuen Generation mit vertikalen Achsen (Fotomontage). agilewindpower.com

Vor dreissig Jahren wurde die erste Windturbine in der Schweiz in Betrieb genommen. Seitdem wird immer mehr Elektrizität mit Wind produziert, auch wenn der Anteil der Windenergie in der Schweiz im Vergleich zu anderen europäischen Ländern unbedeutend bleibt. Spektakulärer ist hingegen die technologische Entwicklung eines Windrades mit drei Rotorblättern.

Der Riss im Reaktor Nummer 4, die radioaktive Wolke über Europa und die Angst vor Strahlung – alle erinnern sich an den Unfall 1986 im Atomkraftwerk von Tschernobyl. Die Katastrophe hat die Geschichte der Atomenergie stark geprägt. Weniger bekannt dürfte sein, dass zwei Tage nach dem Unfall in der Ukraine, genauer gesagt am 28. April, auch die Schweiz bezüglich Energien in eine neue Ära getreten ist.

In Langenbruck im Kanton Basel-Landschaft wurde an jenem Tag die erste Windkraftanlage der Schweiz in Betrieb genommen. Heute gibt es in der Schweiz 34 mit dem Netz verbundene Turbinen, und die Windenergie deckt den Elektrizitätsbedarf von etwa 30’000 Haushalten.

swissinfo.ch

Immer grösser

Dreissig Jahre nach dem Bau ist die Anlage in Langenbruck noch immer in Betrieb. Aber mit einer Höhe von 20 Metern und einer jährlichen Produktion von 15’000 kWh – was dem Verbrauch von vier Haushalten entspricht – scheint sie ein wenig veraltet. 

«Die Entwicklung der Windturbinen geht in Richtung Erhöhung der Turbinen und Verlängerung der Rotorblätter. Damit erhält man eine bessere Effizienz», sagt Benjamin Szemkus, Sprecher von Suisse EoleExterner Link, der nationalen Vereinigung zur Förderung der Windenergie.

Das Beispiel von JuventExterner Link im Jura, dem grössten Windkraftwerk der Schweiz, zeigt diese Entwicklung gut. Im Rahmen des soeben vollendeten Programms «Repowering» wurden acht der sechzehn Turbinen durch grössere – und damit funktionstüchtigere – Modelle ersetzt.

Die Höhe der Windräder ist von 76 auf 94 Meter gestiegen (wenn man die Rotorblätter mit einberechnet sogar 150 Meter), während sich die Leistungsfähigkeit vervierfacht hat.

Die Turbinen der neuen Generation, die mit einem System zur Entfernung von Eis auf den Rotorblättern ausgestattet sind, können bis zu 5 Millionen kWh produzieren und den Verbrauch von etwa 1400 Haushalten decken.

«Die traditionellen Turbinen mit horizontal rotierenden Achsen scheinen alle gleich: Sie haben drei Rotorblätter und sind enorm gross. Lange Zeit dachte man, für eine Kostenoptimierung müsse man die Turbinen vergrössern. Dann wurde man sich aber bewusst, dass man so nicht weitermachen kann», erklärt Henrik NordborgExterner Link, Physikprofessor an der Hochschule für Technik Rapperswil (St. Gallen).

Die grossen Anlagen brächten Probleme bei Transport und Installation mit sich, erklärt er. Im Falle von Juvent wurden die Turbinen mit Lastwagen aus Dänemark gebracht.

Dieser Transport ist alles andere als einfach, wie im folgenden Film zu sehen ist.

Leisere Windräder

Grosse Turbinen bringen noch weitere Probleme mit sich. Je höher das Windrad, desto grösser ist die Angst der Gegner vor Landschaftsverschandelung und Lärm. Der Widerstand in der Gemeinde Le Chenit im Kanton Waadt, wo der Bau von sieben Windrädern in der Höhe von über 200 Metern geplant ist, steht beispielhaft für die ganze Schweiz (wie in diesem Artikel zu lesen ist).

Laut Nordborg könnten Windräder mit vertikalen Achsen eine Alternative sein. Dieses Konzept hat sich jedoch auf dem Markt noch nicht durchgesetzt. Nordborg erforscht als Professor an der Hochschule für Technik die Eigenschaften dieser Turbinen, und sieht viele Vorteile.

«Sie sind kleiner und leiser, was in bewohnten Gegenden weniger stört. Sie könnten auf Dächern von Firmen oder Bauernhöfen montiert werden. Die Rotorblätter drehen unabhängig von der Windrichtung: Damit sind diese Windräder auch für Gegenden geeignet, in denen der Wind unregelmässig weht.» Zudem sei die Geschwindigkeit der Umdrehung geringer als bei klassischen Windrädern, fügt er an. «Sie sind daher weniger gefährlich für Vögel und Fledermäuse, was den Umweltschützern sehr am Herzen liegt.»

Technologie ist «irrelevant»

Pierrette Rey, Sprecherin von WWF SchweizExterner Link, scheint jedoch wenig überzeugt: «Die Auswirkungen der Vertikalwindräder auf Vögel und Fledermäuse wurden noch nicht wissenschaftlich untersucht», schreibt sie in einer Mail an swissinfo.ch. Sie könne daher kein Urteil abgeben.

Roman Hapka, stellvertretender Geschäftsleiter der Stiftung Landschaftsschutz SchweizExterner Link, weist darauf hin, dass «unsere Position bezüglich der landschaftlichen Problematik von industriellen Windrädern nicht von der Technologie der Maschinen abhängt, sondern von ihrer Auswirkung auf die Landschaft». Eine kleine Windturbine könne an einem bestimmten Ort eine grössere Auswirkung haben als eine sehr grosse an einer anderen Lage. «Das hängt vom geografischen Kontext ab, und jedes Projekt muss folglich einzeln beurteilt werden.»

Geringere Leistung

In einem Punkt sind sich alle einig. Die Technologie dieser neuen Systeme sei noch nicht voll ausgereift, sagt Nordborg. Der grösste Nachteil sei ihr Wirkungsgrad, stimmt Benjamin Szemkus von Suisse Eole zu: «Bis jetzt erreicht noch kein System die Leistung der traditionellen Kraftwerke. Es gibt hier eine physikalische Beschränkung, weil die Windverhältnisse in Bodennähe zu jenen in grösserer Höhe nicht vergleichbar sind.»

In den nächsten Monaten dürfte man wohl etwas mehr wissen. Zusammen mit dem Zürcher Start-Up Agile Wind PowerExterner Link haben die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB) 1,8 Millionen Franken in den Bau des ersten grossen Schweizer Windkraftwerks auf vertikaler Achse investiert.

Das Kraftwerk wird in Niederurnen, Kanton Glarus, entstehen. Der Turm wird 80 Meter hoch und 32 Meter im Durchmesser sein. Er soll etwa 150 Haushalte mit Elektrizität versorgen.

Windenergie überschätzt?

Die neuen Daten des Windatlas SchweizExterner Link, publiziert im Mai 2016, zeigten viel bessere Windbedingungen in der Schweiz als die bisher realisierten Karten zu diesem Thema, betont Suisse Eole.

Die Simulationen belegten, dass die Windgeschwindigkeiten viel höher als erwartet seien, besonders im Mittelland und im Nordosten der Schweiz, so die Vereinigung zur Förderung der Windenergie.

Im Rahmen der Energiestrategie 2050 plant die Schweizer Regierung, den Anteil der Windenergie von heute 0,2% auf 7% zu erhöhen. Um dieses Ziel zu erreichen, seien 120 Windparks mit insgesamt 800 Windturbinen nötig, prognostiziert Suisse Eole.

(Übertragung aus dem Italienischen: Sibilla Bondolfi und Christian Raaflaub)