China entwickelt fliegende Windkraftanlagen – Helium-Luftschiff in der Größe einer 747 erzeugt Megawatt-Strom aus Höhenwinden

Die S4000 wirkt wie ein Luftwal mit dicklichen Flügeln, doch steckt hinter der vermeintlich albernen Erscheinung eine komplett neue Idee, um aus Wind Strom zu gewinnen. (Bildquelle: CCTV)

Philosophen des alten Chinas, wie das Genie hinter dem ersten Erdbebendetektor der Menschheit, hätten für Chinas neueste Erfindung sicherlich klangvolle Namen, vielleicht: Ernter der Höhenwinde. Es träfe auf alle Fälle ins Schwarze.

Denn parallel zu Bestleistungen in der bodennahen Windkraft suchen Chinas Ingenieure nach neuen Feldern, um aus bewegter Luft Strom zu erzeugen. Techniker des Pekinger Start-ups Stratosphere Airborne Wind Energy System (SAWES) testeten jetzt erfolgreich ein revolutionäres Luftschiff.

Wir erklären Hintergründe und Potenzial einer jungen Sparte der Windenergie, die der Höhenwindkraft.

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Die idealen Fanggründe für Windfarmen

Wind ist auf der Erdoberfläche allgegenwärtig, aber unterschiedlich ausgeprägt. Windenergie unterliegt deshalb sowohl auf Wasser als auch zu Land erheblichen Leistungsschwankungen. Es existiert aber ein Ort, an dem es quasi immer weht: einige Tausend Meter über unseren Köpfen.

Durchschnittliche Windgeschwindigkeiten in der niedrigen Atmosphäre:

• 1.000 Meter über Normalnull (NN): 28 km/h
• 2.000 Meter über NN: 37 km/h
• 3.000 Meter über NN: 46 km/h
• 4.000 Meter über NN: 56 km/h

Einen interaktiven Globus, wo ihr euch die aktuell gemessenen Windstärken auf unterschiedlichen Druckniveaus anschauen könnt, findet ihr hier. Die 4.000 Meter entsprechen etwa 610 Hektopascal (hPa).

Generell gilt, dass je weiter wir in die Atmosphäre emporsteigen, desto stärker weht es. Die Grenze hierfür stellt die Tropopause dar. Je nach Jahreszeit und Breitengrad finden wir sie in maximal 17 Kilometer Höhe (Äquator), minimal an den Polen bei etwa acht Kilometern.

Bis hierhin steigt die Geschwindigkeit des Windes an. Die Luftdichte sinkt zwar im gleichen Zuge, aber unterhalb der Tropopause nützt der Zugewinn an obendrein beständiger Windgeschwindigkeit mehr als die geringere Dichte hemmt. Wir gewinnen mehr kinetische Energie pro Zeiteinheit als wir einbüßen.

Ein Gigant mit Windhunger

Chinesische Ingenieure schickten den Prototypen eines Höhenwind-Ernters über einem Testgelände in Nordwestchina vier Kilometer in die Höhe. Das heliumgefüllte Luftschiff namens S4000 weist nach Angaben chinesischer Staatsmedien ungefähr die Abmessungen einer Boeing 747 auf. An dem zentral montierten Auftriebskörper sitzen Turbinen, die sich im stetigen sowie kräftigen Wind drehen – und so Strom erzeugen. Zum Boden gelangt die erzeugte Elektrizität über ein langes Tether-Kabel.

Einem CCTV-Bericht zufolge absolvierte der S4000-Prototyp an einem Testgelände einen vollständigen Arbeitszyklus: Aufstieg, Positionshalten, Stromerzeugung und Rückkehr. Bereits seine Vorgänger erreichten seit den ersten Tests 2024 ähnliches – aber flogen deutlich niedriger in nur rund 500, 1.000, 1.500 und 2.000 Metern Höhe.

Letzterer, S2000 genannt, generierte 385 Kilowattstunden Strom – ungefähr ein Viertel des Verbrauchs eines deutschen Haushalts mit einem Bewohner. Die Energie sei sogar direkt ins lokale Netz geflossen, wie Staatsmedien angeben. Damit beansprucht der S2000 den Titel der ersten formell ans Stromnetz angeschlossenen Höhenwindturbine überhaupt. Für die S4000-Erprobung liegen keine Angaben zur produzierten Strommenge vor.

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Potenzielle Einsatzorte

Höhenwindkraft wird wahrscheinlich allein aufgrund von Aufwand und Kosten für Herstellung, Betrieb und Wartung der Luftschiffe wohl eher nicht mit traditionellen Formen gleichziehen. Allerdings sind sowohl die potenziell verlässliche Energieausbeute als auch die Verlegbarkeit der fliegenden Windkraftwerke respektable Facetten – unter den richtigen Bedingungen.

Sie bieten sich sicher nicht für jede Region an. Das hinabreichende Kabel stellt natürlich ein Hindernis dar, auch wenn selbst die 4.000 Meter weit unterhalb der Schichten für den kommerziellen Luftverkehr ab rund neun Kilometer Höhe liegen – wobei die technischen Flaggschiffe vielleicht bald wieder weit höher fliegen.

Die idealen Einsatzkorridore in luftiger Höhe finden sich über abgelegenen Gebieten, wie zum Beispiel Wüsten, Hochebenen oder Inseln. Temporär könnten Flotten solcher Windkraft-Luftschiffe aber auch Hilfe in Katastrophenfällen leisten. Im Mindestfall fügen sie sich als faszinierendes Puzzlestück mit historischen Anleihen in unser Idealbild einer Energiewirtschaft von morgen ein.