Forschung Mehr Energie aus Luft und Wasser

Maschinen für erneuerbare Energien – das ist die neue Ausrichtung der Forschung von Professor Thomas Carolus an der Uni Siegen. „Wir erleben einen Boom der erneuerbaren Energien, das wird sehr spannend“, so Carolus. Wie spannend, das zeigen drei neue Projekte, die am Institut für Fluid- und Thermodynamik aktuell bearbeitet werden. Es geht um leise Großwindturbinen, Gezeitenenergie der Weltmeere und kleine Windräder, zum Beispiel auf dem Dach von Hochhäusern. Rund eine Million Euro fließen an Fördermitteln durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) nach Siegen.

Seit November vergangenen Jahres wird an der Entwicklung eines leisen Rotorblatts für große Windturbinen geforscht. Im Blick steht die Steigerung des Energieertrags von guten Windkraftstandorten. „Windturbinen werden trotz erheblicher Fortschritte oft als Quellen von unzumutbarem Umgebungslärm angesehen“, sagt Carolus. Ein Ziel ist daher eine weitere Schallminderung von Windenergieanlagen. Die Wissenschaftler der Uni Siegen entwickeln wissenschaftliche Methoden der Strömungsakustik, um Erkenntnisse für lärmarme Konstruktionen zu gewinnen. Ein weiteres Ziel ist aber auch die Entwicklung eines fortschrittlichen Verfahrens zur Schallprognose. Damit kann prognostiziert werden, wie viel Schall beispielsweise ein ganzer Windpark verursachen wird. Die Ergebnisse der Vorarbeit im Labor fließen in die Konstruktion einer Großwindturbine der nächsten Generation ein. Das Projekt mit dem Titel „Renew“ wird vom BMWi mit 660.000 Euro für drei Jahre gefördert. Am Projekt beteiligt ist Senvion, ein Unternehmen der Windenergiebranche mit Hauptsitz in Hamburg.

Im zweiten Forschungsprojekt stehen die Gezeiten der Weltmeere im Mittelpunkt. Die Nutzung der Gezeitenenergie beruht auf großräumigen Meeresströmungen, die durch Tidenhub entstehen. Der Tidenhub ist der Unterschied zwischen dem höchsten und dem tiefsten Pegelstand des Meerwassers. „Im Gegensatz zu Wind-, Wellen- und Solarenergie ist der Tidenhub genau vorhersagbar. Turbinen unter Wasser an Standorten mit starken Gezeitenströmungen können kosteneffizient und klimafreundlich elektrische Energie erzeugen“, so Carolus. „Das ist eine attraktive Möglichkeit, erneuerbare Energien zu nutzen und gleichzeitig zur Stabilisierung des zukünftigen Stromnetzes beizutragen.“ Das Projekt Tidal-Power beschäftigt sich deshalb mit der Entwicklung eines kompletten Systems zur kosteneffizienten Nutzung von Gezeitenströmungsenergie.

Aufgabe der Universität Siegen ist die hydrodynamische Optimierung von Unterwasserturbinen mit Blick auf hohe abgegebene Leistung und niedrige Installationskosten. Unter der Federführung der Firma Schottel Hydro mit Sitz in Spay am Rhein sind deutschlandweit weitere vier Verbundpartner an dem Projekt beteiligt. Das BMWi fördert das Projekt mit mehren Millionen Euro, der Anteil für die Universität Siegen beträgt 280.000 Euro für drei Jahre.

Forschungsprojekt Nummer drei verfolgt eine Vision: kleine Windturbinen für die dezentrale Energieversorgung. Denkbar sind Windturbinen auf hohen Gebäuden. „Das lohnt sich natürlich nur in windreichen Gegenden. Auch hier ist wichtig, dass die Turbinen leise sind und so effizient wie möglich“, so Carolus. Ein Test-Objekt steht bereits auf dem Dach des Paul-Bonatz-Gebäudes in Siegen. Hier werden kontinuierlich Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Energieertrag sowie Schallemission erfasst. Sogar die Kräfte auf die Rotorblätter werden gemessen.