Fallwindkraftwerk: Umweltfreundlich und auf dem Weg zur Realisierung

Strom aus Riesen-Türmen

Mit Hochdruck arbeiten Forscher an der Entwicklung der gigantischen Stromerzeuger. Doch noch fehlt es an mutigen Investoren, die in die ungewöhnliche Turm- Technik investieren. Richtig effektiv sind sie erst bei einer Höhe von rund 1000 Metern.

Die Dimensionen erinnern an den Turmbau zu Babel: Ein Kilometer Höhe und 400 Meter Breite messen sogenannte Fallwindkraftwerke, die riesige Mengen regenerativen Strom erzeugen können. Davon jedenfalls ist Prof. Dan Zaslavsky vom israelischen Institut für Technologie "Technion" in Haifa überzeugt.

Seit 1983 arbeiten Technion-Forscher an der Entwicklung der gigantischen Energietürme, nun könnten sie einen entscheidenden Schritt in die Realisierung machen. "Vier Organisationen sind stark interessiert, Fallwind-Kraftwerke in aller Welt zu projektieren. Mit zweien von ihnen stehen wir kurz vor dem Vertragsabschluss", sagt Dan Zaslavsky dem Hamburger Abendblatt.

Die Riesentürme arbeiten nach einem einfachen physikalischen Prinzip: An der oberen Turmöffnung versprühen Düsen feinste Salzwassertröpfchen und kühlen bei ihrer Verdunstung die Luft. Die kältere Luft hat eine höhere Dichte (ist schwerer) als die Umgebungsluft und fällt dadurch nach unten. An der Turmbasis tritt sie wieder aus und treibt dabei Turbinen an, die ringförmig aneinandergereiht sind. Sie leiten die Kraft in Generatoren, die daraus Strom erzeugen.

Am besten funktionieren die Energietürme in den Wüstengürteln der Erde: Jeweils zwischen dem 15. und 35. Breitengrad Nord und Süd sinkt die Luft, die in den Tropen am Äquator aufgestiegen ist, wieder nach unten. Da sie aus großen Höhen kommt und wenig Wasser enthält, ist sie warm und sehr trocken.

Um ein Fallwindkraftwerk zu betreiben, wird zusätzlich ein großes Wasserreservoir gebraucht. Deshalb könnten die Energieriesen am besten in küstennahen Wüstenregionen arbeiten.

"Wir haben 40 Länder gefunden mit potenziellen Standorten", sagt Zaslavsky, "darunter Mexiko, Kalifornien/Texas/Arizona, die nordafrikanischen Staaten, Israel, die arabische Halbinsel, Indien, Australien."

"Das Konzept ist hervorragend, ich bin davon absolut begeistert", sagt Dr. Gregor Czisch von der Universität Kassel. Er ist einer der wenigen deutschen Experten, die sich mit dem Fallwindkraftwerk befassen, und führt gemeinsame Projekte mit dem Technion-Institut durch.

Ein zweiter Deutscher, der auf große Türme zur Stromerzeugung setzt, ist der Stuttgarter Architekt Jörg Schlaich. Er ist der Verfechter der Gegenrichtung - von Aufwindkraftwerken. Sie brauchen jedoch riesige Treibhausflächen, unter denen die Luft am Boden erwärmt wird und dann durch einen großen Turm nach oben strömt (Kamineffekt). Je nach Größe des Bauwerks können mehrere Turbinen ringförmig an der Turmbasis angeordnet oder aber eine einzige Turbine im Turminneren installiert werden.

Die Wirkungsgrade beider Turmkraftwerke sind ähnlich: Bei einem ein Kilometer hohen Aufwindkraftwerk liegen sie theoretisch bei 3,1 Prozent, bei der Fallwind-Variante bei 2,5 Prozent, denn ein Teil der Energieernte muss in das Hochpumpen des Wassers investiert werden. Wären die Türme doppelt so hoch, so würde sich der Wirkungsgrad verdoppeln; bei einer Höhe von 500 Metern halbiert er sich. Zudem reduzieren Reibungsverluste die Effizienz. Bei Aufwindkraftwerken halbieren zudem Verluste bei den Kollektoren die Ausbeute.

Der Aufwind-Testturm, der in den 80er-Jahren im spanischen Manzanares arbeitete, erreichte einen realen Wirkungsgrad von nur einem halben Prozent. Der Turm war allerdings gerade einmal 200 Meter hoch und für eine Lebenszeit von drei Jahren konzipiert. Ein starker Sturm bereitete ihm nach neun Jahren Laufzeit ein jähes Ende, er zerstörte das mit Folien bestückte Kollektorfeld.

Soll die Stromgewinnung mittels Energieturm zukünftig eher auf die Aufwärts- oder die Abwärtsvariante setzen? Die Verfechter der jeweiligen Richtung bezeichnen die jeweils andere als nicht machbar. "Ich halte die Fallwindkraftwerke für sinnvoller. Sie brauchen keine Kollektoren und sind deshalb wesentlich kostengünstiger zu bauen", sagt Czisch. "Beim Aufwindkraftwerk entstehen 60 bis 80 Prozent der Kosten durch die Kollektoren, weit mehr, als für die Wasserversorgung beim Fallwindkraftwerk zu kalkulieren ist."

Beide Turmkraftwerke warten seit Langem auf die Umsetzung in die Praxis. Ihr größtes Manko: Sie sind erst richtig effektiv, wenn sie riesig groß gebaut werden. Und dann sind sie auch teuer. "Es ist heute technisch kein Problem, einen einen Kilometer hohen Turm bauen zu lassen", sagt Zaslavsky. "Wir haben verschiedene Varianten durchrechnen lassen. Dabei schnitt eine Stahlkonstruktion am besten ab." Wird sie nicht durch das eingespritzte Meerwasser sofort verrosten? "Dafür gibt es Korrosionsschutzfarbe. Wir haben einen Hersteller gefunden, der uns auf sein Produkt beim Einsatz im Energieturm 20 Jahre Garantie gibt."

Auch den Einwand, so eine riesige Anlage werde allein mit Fallwinden niemals so viel Energie erzeugen, wie ihr Bau verschlungen hat, wehrt Zaslavsky ab: Etwa nach fünf Jahren sei die eingesetzte Energiemenge wieder eingefahren. Bleibt ein Problem: Es fehlt an mutigen Investoren, die die geschätzten eine Milliarde Dollar Baukosten für einen einen Kilometer hohen Energieturm aufbringen wollen. "Die Berater von Unternehmen scheuen das Risiko. Sie empfehlen lieber, in etablierte Techniken zu investieren", sagt Zavlavsky.

Dabei sei sein Fallwindkraftwerk höchst rentabel: "Bei einem Projekt in Elat in Südisrael können wir die Kilowattstunde Strom für 2,5 Cent (1,68 Eurocent, die Red.) bei einem Zinssatz von fünf Prozent produzieren und für 3,9 Cent (2,6 Eurocent) bei einem Zinssatz von zehn Prozent."

Und dann gerät der Professor ins Schwärmen: "Unser Energieturm liefert zusätzlich neun verschiedene Nebenprodukte: Wir können ohne viel Aufwand einen Pumpspeicher bauen und auf diese Weise überschüssigen Strom zwischenspeichern. Da wir ohnehin Vorrichtungen zur Entnahme und Behandlung von Meerwasser haben, können wir dieses zum halben Preis als konventionelle Anlagen entsalzen und somit kostengünstig Süßwasser produzieren. Eine weitere lohnende Kombination sind Aquakulturbecken zur Fischzucht rund um den Turm."

Im Gegensatz zu anderen regenerativen Energien lieferten die Türme Tag und Nacht Strom, betont Zaslavsky. Es sei möglich, mit ihnen mehr Strom zu produzieren, als heute weltweit verbraucht wird. Und wo sollte, wenn er diesen Wunsch frei hätte, das erste Fallwindkraftwerk stehen? "Eigentlich kann es überall gebaut werden. Aber am liebsten dann doch in Elat."

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