Ein Startup will die Stromerzeugung revolutionieren, wie? Mit einem Windrad auf jedem Haus

Sie schaut auf den ersten Blick nicht nach viel aus und doch könnte sie für den Aufbruch in eine neue Zeit der Wind-Energiewirtschaft stehen. (Bildquelle: GEVI)

Solarzellen gehören heute zum erwartbaren Bild einer Stadt – egal, ob auf Balkonen, Dächern oder vereinzelt in Gärten. Windräder sorgen hingegen immer noch für Erstaunen. Am Rand von Autobahnen? Logo, aber inmitten von Städten?

Ein Unternehmen stellt die erste ihrer Art vor: eine vertikal arbeitende Mikro-Windturbine, die vom Wind selbst mittels KI lernt. Ihr Einsatzort: Quasi überall, vor allem aber in urbanen Umgebungen.

Intelligente, flüsterleise Rotorblätter

Windkraft, eine Ernte, die weit über unseren Köpfen eingefahren wird. In luftiger Höhe drehen sich gigantische Rotorblätter im Windstrom, das surrende Geräusch und der Schlagschatten künden vom Betrieb.

Wo die meisten zu immer längeren Rotorblättern oder ein deutsches Unternehmen gar in noch nie zuvor erreichte Windkrafthöhen strebt, denkt ein 10-köpfiges Team aus Italien winzig – und dann doch global.

GEVI aus Rom/Pisa hat eine vertikale Mikro-Anlage konstruiert, die schon bald weltweit auf Dächern Platz finden könnte.

Die Kerndaten:

Leistung: 3 bis 5 Kilowatt
Rotordurchmesser: 5,4 Meter
Rotorhöhe: 3 Meter
Gewicht: 90 Kilogramm
Typische Umdrehungen: 70 pro Minute
Mittlere Spanne zwischen Reparaturen: 5 Jahre

Einer der Prototypen bei einem Testlauf auf einem Feld in Italien. (Bildquelle: GEVI)

Was genau ist vertikale Windenergie?

Bitte klicken zum Aufklappen

Vom Prinzip funktioniert die Vertikalwindkraft exakt wie die großen Anlagen: Wind versetzt Rotoren in eine Drehbewegung (Widerstand oder Auftrieb, siehe unten), diese mechanische Energie wird von einem Generator in elektrische umgewandelt.

Doch enden die Ähnlichkeiten da auch schon, denn selbst beim Aussehen unterscheiden sich beide drastisch: Bei horizontalen Anlagen berühren die Rotorblätter zweimal während einer vollen Umdrehung optisch den Horizont (bei 3 und 9 Uhr). Die Drehachse steht horizontal - daher kommt ihr Name.

Bei einem vertikalen Windrad sind die Rotorblätter gen Himmel ausgerichtet. Sie verlaufen nicht von links nach rechts, sondern von unten nach oben. Dabei setzen sie meist in einer Art Halterung, deren Mittelpunkt eine senkrechte, nach oben ausgerichtete Achse bildet.

Diese uns eher unvertraute Bauweise hält aber einige praktische Vorteile bereit, die auch den nur einige Kubikmeter messenden Mikro-Anlagen entgegenkommen:

Die Rotoren einer horizontalen Anlagen müssen ständig in den Wind gedreht werden - ähnlich wie ein Segel. Das erfordert neben der Mechanik auch Elektronik und Software. Vertikale Anlagen kommen theoretisch ohne aus, da ihre Flächen stets empfänglich stehen. Egal aus welcher Richtung der Wind kommt, irgendein Rotor wird getroffen und startet die Rotation.
Vertikale Anlagen sind leiser und erzeugen weniger Vibrationen.
Ihre Struktur reduziert die Anfälligkeit bei Stürmen. Klassische Windräder müssen hier engmaschig überwacht und aus dem Wind geschwenkt werden. Vertikale auch, aber die Gefahr ist im Ernstfall geringer.
Der Generator sitzt nicht wie fast immer bei horizontalen Systemen oben bei den Rotoren, sondern kann unabhängig in der Basis platziert sitzen. Das erleichtert die Wartung.

Allerdings fällt die Stromausbeute bei vertikalen Anlagen geringer aus. Der Unterschied zwischen beiden beträgt etwa 20 Prozent. Deshalb werden vertikale Anlagen ihre horizontalen Brüder weder im Großen noch im Kleinen verdrängen – als Ergänzung taugen sie aber allemal.

Generell unterscheiden sich Windkraftanlagen ferner durch drei verschiedene Bauweisen, unabhängig von der Rotationsachse. Es geht hierbei um die Frage: Wie kommt es zu der Drehung?

Savonius-Rotoren: Hierbei handelt es sich um Widerstandsläufer, das heißt, die gesamte Rotorfläche dient dem Wind als Angriffspunkt. Der entstehende Widerstand entzieht dem Wind Energie, sie versetzt die Anlage in Drehung.
Darrieus-Rotoren: Sie stehen für die wichtigste Variante, die auch bei den meisten großen Windrädern Verwendung findet. Vereinfacht gesagt funktionieren die Rotorblätter wie Flügel von Flugzeugen. Durch Luftbewegung an ihnen entsteht Auftrieb. Dabei ist es egal, ob der durch eine Strömung der Luft selbst oder des Objektes in der Atmosphäre hervorgerufen wird.
H-Darrieus-Rotor oder H-Rotor: Im Prinzip identisch mit obiger und ja auch fast gleichnamiger Version. Bei dieser Unterart werden anstatt gebogener Rotorflächen gerade verwendet.

Im Betrieb soll sich die Anlage selbst intelligent verhalten, indem sie sich an die jeweilige Wetterlage anpasst. Eine hierfür trainierte KI analysiere nach Angaben der Hersteller stetig die Windverhältnisse und passe die Ausrichtung jedes einzelnen der drei Rotorblätter auf Grundlage von Berechnungen alle paar Millisekunden an. Der Entwickler spricht deshalb von Echtzeit-Kontrolle.

Der Sinn: Die KI lerne seine Umgebung und dort typische Windmuster kennen. Mit jedem Zentimeter an Rotation verändert jede der Energie einsammelnden Flächen ihre Positionen, wodurch auch ein dann neuer, theoretisch optimaler Winkel vorliegt.

Diesen versucht die KI stets möglichst genau vorherzusagen. Hinzu kommen Analysen von Faktoren wie Turbulenzen zwischen den einzelnen Blättern oder Verwirbelungen naher Gebäudeteile.

Dies soll in Kombination mit der aerodynamischen Architektur den Energieertrag gegenüber herkömmlichen Mikro-Windanlagen um bis zu 60 Prozent erhöhen. Bei extremen Wetterlagen passe sich die Konfiguration ebenfalls automatisch und ohne Eingriff von außen an, um Schäden abzuwenden.

Turbinen, die vom Wind lernen, um so mit der Natur zu interagieren und in nutzbare Energie umwandeln, welche zuvor verloren ging.

Emanuele Luzzati, Chef und Gründer von GEVI

0:23 Wolkenkratzer als 1.000 Meter hoher Energiespeicher

Autoplay

Der Aufbau soll sich simpel gestalten. Es kämen Leichtbau-Materialien zum Einsatz, die keinen Kran erforderlich machen, um alle Teile in der Höhe zusammen beziehungsweise- aufzubauen. Alle Komponenten seien laut GEVI recycelbar.

Aktuell arbeite das Unternehmen daran, die Prototypenphase hinter sich zu lassen und in die Massenproduktion einzusteigen. Hierfür gelang es nach Angaben Emanuele Luzzatis, ein fast drei Millionen Euro dickes Investitionspaket einzuwerben.

Der Brise leise lauschen zum Stromertrag

Ein spezielles Feature der Mikro-Turbine soll ihre Fähigkeit sein, deutlich schwächere Windstärken ausnutzen zu können als die großen Windturbinen, wie wir sie kennen. Diese beginnen bei etwa 10 Kilometer pro Stunde mit der Stromproduktion, erreichen ihren optimalen Output aber erst zwischen 22 und 54 km/h. Das entspricht schon im unteren Bereich dieser Skala einer deutlich sichtbaren Wirkung an kleineren Bäumen oder auf aufgewirbelten Blättern (via DWD).

Das Mini-System aus Italien soll bereits bei 9 Kilometern pro Stunde 5 Kilowatt liefern können. Damit ließe sich zumindest ein Teil des durchschnittlichen Bedarfs eines Haushaltes decken. Wiederum nach Daten des DWD herrschen an rund 270 Tagen in Deutschland 9 Kilometer pro Stunde Windgeschwindigkeit im Tagesdurchschnitt.

Zudem wirbt das Unternehmen mit der extremen Laufruhe. 38 Dezibel in zehn Meter Entfernung seien bei normalen Umdrehungsgeschwindigkeiten problemlos einhaltbar. Das entspricht einem leisen Flüstern. Für übliche große, horizontal angelegte Turbinen gilt das erst ab wenigen Hundert Metern Distanz.

Es gibt eine erneuerbare Energiequelle, die 24 Stunden am Tag Strom liefert - Japan startet mit Osmosekraft

von Alexander Köpf

Das größtes Flugzeug der Welt hat nur einen Verwendungszweck [Best of GameStar]

von Gerald Weßel

Was macht Solarmodule besser? Wir müssen sie mit Wasser bespritzen, haben Wissenschaftler herausgefunden

von Gerald Weßel

Tücken moderner Netze: Vorsicht ist geboten

Derweil bleibt es abseits des Ausbaus von Erzeugern grüner Energie oberste Pflicht für alle Staaten, das Netz dahinter zu modernisieren. Denn wie der Blackout in Spanien aus dem Frühjahr 2025 zeigt, gehört weit mehr dazu, als massenhaft Windräder und Solarzellen in die Landschaft zu pflastern.

Stabile sowie widerstandsfähige Stromnetze brauchen unter anderem Speicher, zum Beispiel:

Batterien
Pumpspeicher
Druckluftspeicher, wie zum Beispiel ein neuer in China, der gleich drei Rekorde auf einmal bricht
Alternative Speichermethoden, wie etwa luftleere Betonkugeln am Meeresgrund

Entwicklungen wie solche Mini-Turbinen für Städte könnten also bei clever-durchdachter Verzahnung mit smarten Netzen einen wichtigen Baustein des Gesamtpuzzles darstellen. Reicht das? Nein, aber gemeinsam mit weiteren Innovationen, die wir euch regelmäßig vorstellen, sollte eines klar werden: Es gibt eine gute Chance, mit regenerativen Energien als globale Hauptquelle aus dem 21. Jahrhundert herauszukommen.