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Klimaneutraler Strom dank Windrad auf dem LVR-Hochhaus

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Auf den ersten Blick sieht es aus wie eine Mobilfunkanlage – tatsächlich ist es aber eine Windkraftanlage, die dort in mehr als 50 Metern Höhe auf dem Dach des LVR-Hauses am Ottoplatz in Köln-Deutz ihre Runden dreht. Der produzierte CO2-freie Strom wird direkt in das Versorgungsnetz des 15-geschossigen Dienstgebäudes des Landschaftsverbandes Rheinland (LVR) eingespeist.

Mit diesem Pilotprojekt, finanziert mit insgesamt 38.000 Euro für die schlüsselfertige Aufstellung, will der LVR zeigen, dass auch im innerstädtischen Bereich Kleinwindkraftanlagen auf Hochhäusern einen wichtigen Beitrag zu einer klimaneutralen Energieversorgung liefern können.

Vertikalachsen-Rotoren gewinnen an Bedeutung

Im Vergleich zu Großwindrädern führt der Markt für Kleinwindanlagen noch immer ein Schattendasein. So genannte Vertikalachsen-Rotoren wie die auf dem LVR-Dach haben in den vergangenen Jahren jedoch zunehmend an Bedeutung gewonnen. Gegenüber klassischen Systemen mit waagerechten Achsen haben sie mehrere Vorteile, können beispielsweise Wind aus allen Richtungen und auch starke Windböen auffangen, sind stabil, leise und nahezu wartungsfrei.

Das CE-zertifizierte LVR-Windrad wurde von der Firma CLEANVERTEC-Wien installiert und wiegt rund 450 Kilogramm. Der Rotor hat einen Durchmesser von 4,5 Metern, die drei aerodynamisch geformten Blätter sind je vier Meter hoch.

Impressionen vom Windrad

Die wichtigsten technischen Daten im Überblick

  • Stromproduktion beginnt ab einer Windstärke von 3 m/s (10,8 km/h)
  • Nennleistung von 5 kW wird ab 11 m/s (41,4 km/h) erreicht
  • Nenndrehzahl: 150 Umdrehungen/min
  • Automatische Speicherung und Visualisierung der Betriebsdaten, Fernwartung sowie Stör- und Alarmmeldungen per Netzkabel/ Internet auf PC oder per SIM-Karte aufs Handy
  • Integrierter Blitzschutz
  • Sicherheitsabschaltung bei extremen Unwettern (Intelligente Leistungsregelung unter Einsatz von zwei Bremssystemen)
  • Automatische Abschaltung bei Vereisungsgefahr durch laufende Überprüfung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur (kein Eiswurf)
  • Spezielle Oberflächenbehandlung vermeidet unangenehme Lichtreflexionen
  • Extrem leiser Betrieb (nur etwa 35 Dezibel in 20 Metern Entfernung, entspricht etwa dem Rascheln von Blättern)

Entkoppler sorgt für störungs- und vibrationsfreien Betrieb

Eine Besonderheit der Anlage ist der so genannte Entkoppler. Erst durch diese Neuentwicklung ist der Turbine eine horizontale Schwingung mit niedriger Eigenfrequenz möglich, bei gleichzeitig großer Dämpfung. Somit wird ein störungsfreier Betrieb ohne Luft- und Körperschallübertragungen sowie Vibrationen auf das Gebäude und somit ohne Störungen für die Büroräume sichergestellt. Bislang scheiterten die Dachmontagen von Vertikalachsanlagen unter anderem an den Folgen der auftretenden dynamischen Horizontallasten.

Die Einrichtung und Nutzung des Windrades zur Stromerzeugung ist nur einer von vielen Schritten, die der Fachbereich Gebäude- und Liegenschaftsmanagement des LVR auf dem Weg zu mehr Klimafreundlichkeit und Nachhaltigkeit gemacht hat. Solche Maßnahmen sind auch ausdrücklich Ziel der politischen Vertretung des Landschaftsverbandes.

Wichtiges Vorbild stammt aus den 20er Jahren

Eines der wichtigsten Konstruktionsmodelle mit Vertikalachsenrotoren, bekannt unter dem Oberbegriff Vertical Axis Wind Turbine (VAWT), ist der Darrieus-Rotor. Das System geht zurück auf den französischen Erfinder Georges Jean Marie Darrieus. 1927 erhielt er hierfür das französische, 1931 auch das US-amerikanische Patent. Darrieus‘ erstes Windrad hatte zwei Flügel, war 20 Meter hoch und erzielte eine Leistung von 10 kW. In den folgenden Jahrzehnten geriet das Konzept in Vergessenheit, wurde verdrängt durch die Stromproduktion über fossil befeuerte Dampfturbinen und Atomkraftwerke.

In den letzten Jahren jedoch erleben die Rotorkonstruktionen eine Renaissance, sowohl in ihrer technischen Weiterentwicklung als auch in ihrer kommerziellen Produktreife. Erneuerbare Energien wie Sonne, Wind, Wasserstoff, Biomasse oder Erdwärme werden im Alltag immer präsenter und wichtiger. Denn die Energiesituation erlebt nicht nur aus preislicher Sicht eine bedenkliche Entwicklung, auch der steigende Energiebedarf und die damit verbundene Umweltbelastung führen zum Umdenken.