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Kooperation zur Entwicklung von Leichtbau-Komponenten für EnerKite-Flugwindkraftanlagen

Flugwindkraftanlagen
Anders als bei klassischen Windenergieanlagen wird die elektrische Energie am Boden erzeugt. Von dort erfolgt auch die Steuerung des Flügels. Start, Betrieb und Landung des Flügels laufen vollautomatisch ab. (Bilder: EnerKite)

Leichtbau-Know-how der BTU Cottbus lässt Flugwindkraftanlagen sicher steigen

EnerKíte, Pionier für Flugwindkraftanlagen aus dem brandenburgischen Kleinmachnow, möchte 2022 den ersten 100-kW-Serienprototypen fertigstellen. Damit der Drachen, der doppelt so viel Energie wie klassische Windräder produzieren soll, sicher und effizient betrieben werden kann, entwickelt ein Team der BTU Cottbus um Prof. Holger Seidlitz belastbare Leichtbau-Komponenten für die Steuerung der Anlage. Das gemeinsame Forschungsprojekt startete Anfang April. Unter Verwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) entstehen neue Designmethoden, die auf andere Problemstellungen übertragbar sind.

Flugwindkraftanlagen

Phase 1 – Arbeitsphase: Der Flügel fliegt bei maximaler Seilkraft in Achten quer zum Wind. Das Seil wird herausgelassen und treibt eine Generatorwinde am Boden an. Phase 2 – Rückholphase: Hier unterbricht der Flügel den Achtenflug, gleitet auf direktem Weg schnell und mit geringer Kraft zur Ausgangshöhe zurück und geht erneut in die Arbeitsphase über. Dafür wird nur ein Bruchteil der zuvor gewonnenen Energie benötigt.

Erste Skalierung der EnerKíte-Technologie

Flugwindkraftanlagen können durch die Nutzung von Höhenwinden zuverlässig kontinuierlich Strom produzieren. So könnte der 100-kW-Serienprototyp 200 Haushalte dauerhaft mit grünem Strom versorgen. Die Anlagen bestehen nur aus einem Drachen, drei Seilen und einem Steuerungscontainer und sparen so 90 % der Ressourcen. Da Höhenwinde an 80 % der Landfläche verfügbar sind und das Design zukünftig die günstigsten Stromkosten aller grünen Energiequellen ermöglicht, können Flugwindkraftanlagen einen bedeutenden Beitrag für eine global gelingende Energiewende leisten.

Bis zum Ende des Jahres 2022 wird im Verbundprojekt der BTU Cottbus & EnerKíte „EKxM“ der 100-kW-Serienprototypen EK200 SP realisiert. Der Nachweis der Skalierbarkeit von 30 kW auf 100 kW plausibilisiert den späteren Schritt in die Megawatt-Klasse.

BTU Cottbus unterstützt mit Künstlicher Intelligenz

Das Fachgebiet Polymerbasierter Leichtbau der BTU Cottbus ist deutschlandweit führend in der Bearbeitungstiefe von nachhaltigen Leichtbaulösungen und immer wieder gefragter Partner in der Entwicklungskooperation mit Unternehmen, von innovativen Start-ups à la EnerKíte bis hin zu Konzernen wie BMW oder Rolls Royce. Für die EnerKíte-Anlagen unterstützt das Team um Prof. Holger Seidlitz als Forschungspartner die Entwicklung leichter dynamischer Komponenten des Masts und der Seilwinden. „Mit dem Einsatz von modernen additiven Fertigungsverfahren und Künstlicher Intelligenz werden Designmethoden optimiert, um komplexe Leichtbaukonstruktionen schnell und präzise zu entwerfen“, erklärt Prof. Holger Seidlitz.

Das dabei angewandte Multi-Material-Design ist ein fundamentaler Teil der Forschungsarbeit des Instituts. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen maßgeblich zur Weiterentwicklung und Optimierung der internen Kompetenzen im Bereich der „Künstlichen Intelligenz“ bei. Ferner können die erarbeiteten Grundmodelle auf weitere und sogar artfremde Problemstellungen überführt und dadurch innerhalb zukünftiger Forschungsaufgaben und Industrieprojekte eingesetzt werden.

Made in Brandenburg & unmade in Brandenburg

Alexander Bormann setzt in der Kooperation auch auf die Expertise von Prof. Holger Seidlitz im Bereich Recycling der hocheffizienten Materialien: „Wir wollen den gesamten Lebenszyklus der Anlagen im Blick haben. Was nützt es, Material zu sparen, wenn ich statt einer Tonne Stahl am Ende 100 kg Sondermüll verwerten muss.“

Das Verbundprojekt „EKxM“ wird mit Mitteln der Investitionsbank des Landes Brandenburg (ILB) und des EU-Strukturfonds EFRE gefördert. Bis Anfang Mai wirbt EnerKíte zudem noch Mittel über eine Crowdfunding-Kampagne ein, über die sich Bürger im Rahmen einer Risikokapitalfinanzierung beteiligen können. In der bislang erfolgreichsten Unternehmens-Kampagne der Plattform > FunderNation.de wurden bereits über 700.000 € investiert.

Nachtrag vom 15. April 2021:
Die Investitionsbank des Landes Brandenburg (ILB) unterstützt die Entwicklung des ersten 100 kW-Serienprototypen des Flugwindkraftanlagenentwicklers EnerKíte mit Fördermitteln des Programms „ProFIT“ im Gesamtvolumen von bis zu 3,4 Mio. €. Die Zusage wurde im März erteilt, ein Teil der zur Verfügung gestellten Gelder stammt aus dem EU-Strukturfonds EFRE. Etwa 2,9 Mio. € erhält EnerKíte direkt – etwa hälftig als Darlehen und in Form von Zuschüssen. Weitere rd. 0,5 Mio. € wurden dem Forschungspartner BTU Cottbus für die Optimierung von Leichtbaukomponenten der EnerKíte-Bodenstation gewährt.

Über das Fachgebiet Polymerbasierter Leichtbau der BTU Cottbus
Die Leichtbauforschung auf dem Gebiet der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) ist an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus – Senftenberg ein erfolgreicher Forschungsschwerpunkt. Entlang der produktorientierten Wertschöpfungskette beschäftigt sich das internationale und interdisziplinäre Team des Fachgebietes Polymerbasierter Leichtbau (PbL) mit der branchenübergreifenden Entwicklung von energieeffizienten Leichtbaulösungen und zugehörigen Fertigungstechnologien. Ausgehend von der ersten Idee, über den Entwurf von Prototypen, bis hin zur fertigungstechnischen Umsetzung komplexer Technologiedemonstratoren liegt der Fokus vor allem auf der Konstruktion und Simulation sowie auf der Herstellung und dem Test von funktionsintegrativen FKV-Bauweisen. Das Fachgebiet besteht derzeit aus 23 Mitarbeitern. Neben regionalen Partnern aus der Lausitz sowie Grenzregion Polen kooperiert PbL insbesondere mit internationalen Industrie- und Forschungspartnern aus den Bereichen Kunststofftechnik, Automotive sowie Luft- und Raumfahrt. Das Fachgebiet wurde hierbei mit zahlreichen Wettbewerbs- und Clusterpreisen für die wissenschaftlichen Leistungen und erfolgreichen Kooperationsprojekte ausgezeichnet.
www.b-tu.de/fg-leichtbau/

Über EnerKíte
EnerKíte liefert kostengünstige und grundlastfähige Windenergie. Ein ultraleichter Flügel, der vollautomatische Betrieb in starken und stetigen Höhenwinden und die bodenbasierte Energieerzeugung stellen den höchsten Energieertrag aller grünen Energiequellen sicher – doppelt so viel Strom wie Windturbinen und fünfmal so viel wie Solaranlagen. Die Flugwindkraftanlagen sind einfach zu betreiben und gewährleisten maximale Verfügbarkeit und Sicherheit. EnerKíte wurde von Windenergie-Experten, Luftfahrtingenieuren und Drachen-Enthusiasten gegründet. Das Unternehmen beschäftigt im Raum Berlin derzeit mehr als 20 Mitarbeiter und wurde bereits von der Europäischen Kommission und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 3,5 Mio. Euro gefördert. EnerKíte arbeitet in enger Kooperation mit führenden Industriepartnern und großen Energieunternehmen, die einen schnellen Markteinstieg und eine kosteneffiziente weltweite Kommerzialisierung der Technologie gewährleisten.
www.enerkite.de

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