Wie Siemens mit Wärme Windenergie speichern will

München/Hamburg – Siemens will überschüssige Windenergie in Form von Wärme speichern und stellt zur WindEnergy Hamburg eine Technik mit großem Potenzial vor. Außerdem verringert der Konzern die Schallemissionen seiner Anlagen hat sich dazu von Eulenfedern inspirieren lassen.

Auf der WindEnergy vom 27. bis zum 30. September in Hamburg stellt die Siemens AG (Halle 6, Stand B6.362) gleich zwei Innovationen auf dem Gebiet der Windenergie vor. Zum einen will der Konzern die Windenergie leiser machen, zum anderen Windstrom in Form von Wärme speichern.

Vorbild Natur: Schallschutz durch Eulenfedern

Siemens hat seinen „DinoTail“ zur Geräuschreduzierung von Windenergieanlagen verbessert. Der nun vorgestellte „Next Generation DinoTail“ nimmt sich dabei die klammerartig gezackten Hinterkanten sowie die weiche Struktur der Flügeloberfläche von Eulenferdern zum Vorbild, die der Luftströmung durch gezielt Verwirbelungen das Rauschen nimmt. Diesen Effekt machten sich jetzt Siemens-Entwickler zu Eigen und optimierten so die Aerodynamik der Rotorblätter. Zusätzlich zu Verwirbelungsgeneratoren auf den Blattrücken kommen an den Hinterkanten der Blattenden jetzt kammartige Elemente zum Einsatz. Ihre Struktur ist halb Kamm, halb gezackt. Sie erzeugt feine Luftwirbel an genau der Stelle, an der die schnellere Oberströmung des Rotorblatts auf die langsamere Unterströmung trifft. Das sonst übliche Rauschen wird damit erheblich gedämmt.

„Kammartige Verzahnungen an den Blatthinterkanten lieferten bei unseren Windkanal- und Feldversuchen eine optimale Schallreduzierung bei unterschiedlichsten Windgeschwindigkeiten“, berichtet Stefan Oerlemans, Aeroakustik-Experte im Low Noise Team der Technologieentwicklung bei der Siemens Wind Power and Renewables Division. „Bei dieser Struktur, die auch bei Eulen wirkt, verlieren die Flügel keinen Auftrieb.“ Demnächst wird die Serienfertigung starten, denn das „DinoTail Next Generation“ soll an der neuen Schallschutz-Windturbine SWT-3.3-130LN zur Grundausstattung gehören. Auch andere neue Turbinentypen sollen serienmäßig mit den Zusatzteilen ausgestattet werden.

Siemens will Windenergie als Wärme speichern

Gemeinsam mit der Technischen Universität Hamburg Harburg (TUHH) und dem städtischen Energieversorger Hamburg Energie forscht Siemens zudem an einer Speicherlösung für Windstrom. Überschüssige Windenergie lagert dabei in Wärme umgewandelt in einer Steinschüttung, die mit einem Isoliermantel geschützt ist. Bei zusätzlichem Strombedarf wandelt eine Dampfturbine die Wärmeenergie zurück in Strom. Das einfache Prinzip dieses Speichers verspricht einen äußerst kostengünstigen Aufbau. Das Projekt erhält deshalb eine Forschungsförderung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Aktuell betreibt Siemens in Hamburg-Bergedorf einen Testaufbau des Speichers mit dem Namen Future Energy Solution, kurz FES. Noch fehlt dem Versuchsaufbau die Rückverstromung. Die komplette Energieumwandelung vom Strom zur Wärmespeicherung in der Steinschüttung und wieder zurück zum Strom wollen die Forscher erstmals ab Frühjahr 2017 erproben. Dann entsteht ein vollständiger thermischer Speicher auf dem Gelände der Aluminiumhütte Trimet in Hamburg-Altenwerder.

Wirkungsgrad von 50 Prozent anvisiert

Die FES im Vollformat wird etwa 36 Megawattstunden (MWh) an Energie speichern können. Die Forscher rechnen damit, bereits in diesem frühen Entwicklungsstadium einen Wirkungsgrad von rund 25 Prozent zu erzielen. Das Konzept bietet künftig ein Potential für Wirkungsgrade um 50 Prozent. „Die Technologie unseres FES-Speichers setzt bewusst auf größtenteils bewährte Technik“, sagt Siemens Projektleiter Dr. Till Barmeier. „Weil wir hier mit erprobten thermischen Komponenten und einer seriengefertigten Dampfturbine arbeiten, können wir innerhalb weniger Jahre eine praxistaugliche Lösung anbieten. Schon in rund 15 Monaten geht unsere vollständige Versuchsanlage in Betrieb.“