Aufwindkraftwerke können heiße Luft auf der Erdoberfläche in Strom umwandeln

© Schlaich Bergermann Solar

Science
07/26/2017

Strom gewinnen aus der Hitze der Stadt

Mit Aufwindkraftwerken könnte die sommerliche Hitze in Städten genutzt werden, um Turbinen in hohen Türmen anzutreiben. Solche Türme könnten auch Wohnraum sein.

Die Idee, die bodennahe Luft zu verwenden, die durch Sonneneinstrahlung aufgeheizt wird, und in einem hohen Turm durch eine Turbine zu schleusen, existiert bereits seit Längerem. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde in Großbritannien erstmals das Modell einer "Konvektionsmühle" gezeigt. Anfang der 1980er-Jahre wurde das Prinzip erstmals in voller Größe realisiert. Im spanischen Manzanares errichtete das Ingenieurbüro Schlaich Bergermann Solar mit Fördergeldern des deutschen Bundesforschungs-Ministeriums das erste Aufwindkraftwerk.

Vorreiter in Spanien

Ein Aufwindkraftwerk besteht aus einem hohen Turm im Zentrum, das von einer breiten, flachen, transparenten Dachfläche umgeben wird. Unter dem transparenten Dach - das aus Glas oder Kunststoff bestehen kann - wird die Luft dank des Treibhauseffekts stark aufgeheizt. Ein dunkler Boden verstärkt den Effekt. Die heiße Luft strömt ins Zentrum der Anlage, von unten in den hohen Kamin ein. Darin treibt die aufsteigende Luft eine Turbine an. In Manzanares war der Turm 194 Meter hoch, während die Kollektorfläche rundherum einen Radius von 122 Meter aufwies. Bis 1989 war die Anlage in Betrieb und lieferte wertvolle Forschungsergebnisse. Dann fiel sie einem Sturm zum Opfer. Obwohl es einige Pläne für weitere Aufwindkraftwerke gab, wurden sie nur selten verwirklicht. Seit 2010 gibt es jedoch ein neues Aufwindkraftwerk im chinesischen Jinshawan.

Riesenturm im Donaupark

Aufwindkraftwerke werden am besten in Regionen errichtet, in denen es möglichst viele Sonnentage pro Jahr, eine möglichst hohe Außentemperatur, wenig Wind, viel Luftfeuchtigkeit und wenig Niederschlag gibt. Gerade im Sommer durch dichte Bebauung aufgeheizte Städte würden eigentlich gute Standorte für so ein Kraftwerk abgeben. Das hat sich auch das Wiener Architekturbüro heri&salli gedacht und den "Energie Land Turm" entwickelt. Das Konzept sieht einen 1000 Meter hohen Turm vor, der nicht nur als Kamin für ein Aufwindkraftwerk dienen, sondern auch ein bewohnbares Hochhaus sein könnte.

Wohnen im Kraftwerk

Die Geschoße wären beim "Energie Land Turm" ringförmig um den hohen Kamin angeordnet. Durch drehbare "Klimaschilder" könnten je nach Bedarf Stockwerke für Sonneneinstrahlung geöffnet oder verdunkelt werden. Die Außenseite dieser Klimaschilder könnte mit Photovoltaikmodulen bestückt sein, um noch mehr Sonnenenergie in Strom umzuwandeln. Die Kollektorfläche wäre enorm. Turm und Kollektorfläche könnten etwa den gesamten Donaupark in Wien einnehmen. Der existierende Donauturm wäre dabei allerdings im Weg.

Wirkungsgrad

Unter den richtigen Bedingungen kann ein Aufwindkraftwerk einen Wirkungsgrad von 0,5 Prozent erzielen. 0,5 Prozent der einstrahlenden Sonnenenergie kann also in Strom umgewandelt werden. Sonnenwärmekraftwerke und Photovoltaikkraftwerke kommen auf wesentlich höhere Wirkungsgrade, allerdings auch höhere Kosten. Besonders lohnen könnten sich Aufwindkraftwerke in Verbindung mit anderen Technologien. So könnten etwa die Kühltürme von thermischen Kraftwerken als Aufwindkraftwerke konstruiert werden und so zusätzlichen Strom produzieren.

Ausstellung

Das Wiener Aufwindkraftwerkskonzept sowie andere Innovationen, die speziell in Städten für Stromgewinnung aus erneuerbaren Quellen sorgen sollen, sind derzeit in der Ausstellung "Die Zukunft der Stadt" im Technischen Museum Wien zu sehen. Ein eigener Teilbereich widmet sich dort aktuellen Fragen rund um "Urban Energy". Im November will das Technische Museum Wien dazu seinen Energie-Bereich erneuern. Ein Schwerpunkt soll dabei auf die Veränderung des Stromnetzes hin zum Smart Grid gelegt werden.

Die futurezone ist Medienpartner der Ausstellung "Zukunft der Stadt" im Technischen Museum Wien.