Am 01. Februar 2023 startete an der Hochschule Zittau/Görlitz (HSZG) das Verbundprojekt „LausitzWind“ der HSZG und der Cunewalder Firma Härtwig Maschinenbau GmbH & Co. KG.
Im Fokus steht dabei die Entwicklung einer optisch unauffälligen, nachhaltig produzierten Windturbine mit hoher Leistung zum Einsatz in urbanen Gebieten. Drei Jahre lang wird das Projekt im Rahmen der WIR!-Initiative „Lausitz – Life & Technology“ aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF).
Der Strukturwandel in der Lausitz steht gänzlich im Zeichen des Ausstiegs aus der fossilen Energieversorgung. Dabei ist klar, dass auch nach 2038 die Energiebedarfe sichergestellt sein müssen. Neben der Erzeugung von Energie aus Sonnenlicht stellt die Windenergie aktuell eine der vielversprechendsten Alternativen dar. Die allgemein bekannten Großanlagen in ländlichen Regionen und im Küstenbereich liefern bereits zuverlässig Strom aus regenerativen Quellen, sind für den Betrieb im urbanen Raum aber ungeeignet. Die Gründe hierfür sind vielfältig und gehen von hoher Lärmemission über den Schattenwurf bis hin zum benötigten Raum. Eine Alternative für besiedelte Gebiete stellen vertikal ausgerichtete Windkraftanlagen (VAWT) dar. Diese müssen aber neu gedacht werden.
„Die Dezentralisierung der Energieversorgung und die effiziente Nutzung lokaler erneuerbarer Energiequellen ist eine wichtige Voraussetzung für die Erfüllung des Ziels, die Energieabhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und gleichzeitig die Energieversorgungssicherheit zu garantieren. Die Nutzung kleiner Windanlagen zur ergänzenden Deckung des Verbrauchs einzelner Einheiten wie private Haushalte oder KMU können hierbei eine intelligente Alternative bieten. In der Kooperation zwischen Hochschule Zittau/Görlitz und Firma Härtwig Maschinenbau GmbH & Co. KG des Verbundprojekts „LausitzWind“ wird eine solche Windanlage für den Einsatz in besiedelten Gebieten unter den Aspekten eines wirtschaftlichen Betriebs und minimalen Auswirkungen auf die nähere Umgebung entwickelt.“
Prof. Karel Frana (Projekleiter LausitzWind, HSZG)
Das Projektteam von LausitzWind: v.l.n.r. Franz Thiele (HSZG), Kevin Härtwig (Härtwig Maschinenbau GmbH), Andreas Härtwig (Geschäftsführer Härtwig Maschinenbau GmbH), Leonie Liemich (HSZG, Projektkoordinatorin L&T), Prof. Karel Frana (HSZG), Prof. Tobias Kempe (Projektleitung LausitzWind, HSZG)
Prototyp eines Rotorblattes für vertikale ausgerichtete Windkraftanlagen aus dem 3D-Drucker.
LausitzWind — vertikale Windkraftanlage neu gedacht
Nachteile von vertikal betriebenen Anlagen sind zum Beispiel die fehlende Fähigkeit zum Selbststart oder das stark schwankende Drehmoment an der Rotorachse. Hierfür wird im Projekt LausitzWind an einem neuartigen, intelligenten System zur effektiven Verstellung der Rotorblätter geforscht. Die Steuerung wird zudem, dank maschinellem Lernen, automatisch für eine effiziente Ausrichtung der Rotorblätter sorgen. Ein allgemeiner Nachteil von Windkraftanlagen ist die Geräuschentwicklung. So entsteht bei jeder Anlage der sogenannte aerodynamische Lärm, vergleichbar zur Geräuschentwicklung einer geöffneten Autoscheibe. Ein Bestandteil des Gesamtprojektes ist es, die Rotorblätter so zu gestalten, dass der Lärmpegel im Gegensatz zu vergleichbaren Anlagen deutlich verringert wird.
Probleme mit dem ökologischen Fußabdruck bei grüner Energie
Klar ist, der Einsatz regenerativer Energiequellen führt uns in eine Zeit der umweltfreundlichen Erzeugung von Strom und Wärme. Auf der anderen Seite ist die Herstellung der dafür benötigten Anlagen aus ökologischer Sicht noch immer ein Problem.
LausitzWind setzt an diesem Punkt an und erforscht den Einsatz von Naturfaser Verbundstoffen zur Herstellung der Rotorblätter. Ziel ist dabei, den Einsatz von GFK- und CFK-Materialien durch umweltgerechte Werkstoffe zu ersetzen. Damit wird nicht nur der ökologische Fußabdruck bei der Herstellung verringert, auch die Möglichkeit die Anlage nach ihrer Laufzeit der Wiederverwertung zuzuführen spielt bei diesem Projekt eine große Rolle. Für diesen Teil des Projektes arbeiten die Partner auch mit dem Lander3-Projekt der HSZG zusammen. Damit greift LausitzWind auf einen, über Jahre hinweg aufgebauten, Erfahrungsschatz bei der Verarbeitung von Naturfaser-Verbundstoffen zurück.
Zielsetzung von LausitzWind
Das Ziel des Projektes LausitzWind ist es, die Anlage nach den oben genannten Anforderungen zu entwickeln und damit neue Verfahren und Technologien für die hiesige Industrie zu etablieren. So werden z.B. während der Entwicklungsarbeit Erfahrungen beim Thema Leichtbau mit naturfaserverstärkten Materialien gesammelt, welche dann an regionale Unternehmen weitergegeben werden können.
Am Ende des Projektes steht die Herstellung eines funktionierenden Demonstrators im reellen Maßstab durch die Härtwig Maschinebau GmbH & Co. KG. Das Projekt schafft damit die Grundlage zur Herstellung und Nutzung dieser Anlagen in der Lausitz.
„Lausitz — Life and Technology“(L&T) — ein starkes Bündnis für den Strukturwandel
Die Arbeit des L&T‑Bündnisses orientiert sich daran die Lausitz zukunftsfähig aufzustellen und mit neuen Forschungs- und Entwicklungsansätzen einen Beitrag zu einer innovativen und nachhaltigen Regionalentwicklung zu leisten. Im Jahr 2019 haben sich die Konsortionalpartner Hochschule Zittau/Görlitz, Landkreis Görlitz, ULT AG und das Fraunhofer IWU mit einer gemeinsamen Strategie zur positiven Gestaltung des Strukturwandels in der Lausitz um ein Gesamtbudget von ca. 9 Mio. EUR eingeworben. Seitdem ist das Netzwerk des Bündnisses auf über 75 Partner angewachsen. Dabei konnten bis zum jetzigen Zeitpunkt bereits 13 Projekte erfolgreich an den Start gebracht werden. Das Projekt LausitzWind bedient mit seiner Zielsetzung zwei, der drei L&T‑Innovationsfelder. Es verbindet beispielhaft die Themen Additive Fertigung und Vernetzte Energie-(speicher-)systeme.
“Der Ansatz der L&T‑Strategie geht allerdings über die reine Entwicklung von Technologien hinaus. Eine weitere wichtige Dimension für uns vom L&T Strategieteam ist die Verzahnung von technologischen mit sozialen Innovationen – also beispielsweise neue Fertigungstechnologien oder vernetzte Energiesysteme mit den Themen (Weiter-)Bildung oder der Akzeptanz von neuen Technologien in der Lausitz oder auch verschiedenen Beteiligungsformaten zusammenzudenken sowie in F&E‑Projekten umzusetzen. Denn ohne die ausgebildeten Fachkräfte und Expert*innen, können die neuen innovativen Technologien allein in der Lausitz nicht erfolgreich umgesetzt und in der Gesellschaft verbreitet werden”
beschreibt die L&T Projektkoordinatorin Leonie Liemich die übergeordnete Strategie des WIR!-Bündnisses