Das mobile Windkraftwerk, das fliegen kann

Windkraft ist eine bewährte und saubere Energiequelle. Doch weil für deren Gewinnung grosse Installationen notwendig sind, ist sie für viele Regionen ungeeignet. Die Schweizer TwingTec AG will dieses Problem auf eine innovative Art und Weise lösen – und hebt dafür das Windkraftwerk in die Lüfte.

Mit einem Surren hebt die Drohne selbstständig ab und steigt rasant empor. Sie will hoch hinaus: Ihr Ziel liegt in mehreren hundert Metern Höhe. «Denn dort oben wehen die richtig starken Winde, die sich effizient und nachhaltig in Energie umwandeln lassen», erklärt Dr. Rolf Luchsinger, CEO und Mitbegründer der TwingTec AG. Das Unternehmen, bei dem es sich um ein Spin-off der EMPA sowie der FHNW handelt, arbeitet seit der Gründung vor sechs Jahren am Projekt «TwingPower» – einem mobilen Windkraftwerk. Die Vision des neunköpfigen Teams ist ebenso ambitioniert wie relevant: «Mit TwingPower wollen wir das enorme Potenzial ungenutzter Windenergieressourcen nutzbar machen», erklärt Luchsinger. Er und sein Team nennen das «Windenergie 2.0».

Vielseitig einsetzbar
Doch wie funktioniert das genau? Um das Windkraftwerk mobil zu machen, setzt die TwingTec AG auf eine selbstentwickelte Drohne, den sogenannten «Twing» (Abkürzung für «Tethered Wing», sprich «angebundener Flügel»). Die Drohne wird mit einem Seil an einer Winde befestigt. Indem die Drohne nun vom Wind getragen wird, ähnlich wie ein Luftdrache, treibt das Seil über die Winde einen Generator an. «Und so entsteht der saubere Windstrom – ohne dass dafür der Bau einer grossen Windturbine notwendig wäre», führt Rolf Luchsinger aus. Damit eignet sich «TwingPower» ideal, um überall dort saubere Elektrizität zu generieren, wo die Errichtung von Windparks nicht in Frage kommt. «Zudem bietet sich unser mobiles System perfekt an für den Einsatz in abgelegenen Regionen, Off-Grid Minen oder Ferienanlagen.»

Doch was passiert, wenn während der Stromgewinnung der Wind einmal plötzlich abflacht – stürzt der Twing dann ab? Rolf Luchsinger winkt ab: «Zum einen bläst der Wind in mehreren Hundert Metern sehr viel kontinuierlicher als in Bodennähe», erklärt der ETH-Physiker, «Und zum anderen landet die Drohne automatisch wieder, sobald die Windstärke den kritischen Wert unterschreitet.»

Keine Zukunftsmusik mehr
Eine autonom operierende Drohne, die Energie ge¬neriert und ohne menschliches Zutun die Windstärke auswertet, um dann je nachdem selbstständig zu starten oder zu landen – klingt nach Science-Fiction, ist aber mittlerweile (beinahe) Realität. Letzten Herbst konnten Luchsinger und sein Team auf dem Chasseral im Jura den aktuellen Stand der Dinge präsentieren. «Bei einem Vorhaben dieser Art spricht man von verschiedenen Automatisierungsstufen, die man sich als Teilzeile steckt», erklärt Luchsinger. «Beim Feldtest im Jura konnten wir zeigen, dass wir auf einer Plattform starten und landen können und die Stromproduktion bereits komplett automatisiert vonstatten geht.» Das war vorher noch keinem Unternehmen gelungen. Ein Pilot war allerdings immer noch vor Ort und hätte im Notfall eingreifen können. «Unser nächstes Automatisierungsziel besteht nun darin, den Piloten ganz überflüssig zu machen.» Diesen Herbst möchte die TwingTec AG einen weiteren, entscheidenden Schritt unternehmen. Rolf Luchsinger: «Wir sind derzeit daran, eine verbesserte Pilotanlage zu bauen, mit der wir unser System über längere Zeiträume in Betrieb halten können.» An diesem Vorhaben ist auch das die BKW Energie AG beteiligt.

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Planen, verwerfen – neu planen
Bis die AWE (Airborne Wind Energy) flächendeckend genutzt werden kann, wird noch einige Zeit verstreichen. Gleichzeitig ist Rolf Luchsinger sehr stolz auf das bisher Erreichte. «Wir stehen heute an diesem technologischen Schlüsselmoment, weil wir den harten Fragen nicht ausgewichen sind», sagt der Experte. Wenn ein Konzept wirtschaftlich oder technisch keinen Sinn ergab, wurde es verworfen und ein neuer Weg eingeschlagen. Und da man fast alles selber am Standort Dübendorf produziert und plant, verfügt man heute über viel Know-how und kann schnell und agil auf Veränderungen reagieren.

Diese Agilität hat den Planern der TwingTec AG in der Vergangenheit gute Dienste erwiesen. Denn bei der Drohne, die vergangenes Jahr in die jurassischen Winde emporstieg, handelt es sich um das Modell «T28» – die 28. Iteration der Drohne. «Vor sechs Jahren haben wir noch mit Stoffdrachen experimentiert», erinnert sich Rolf Luchsinger. Über die Jahre sei man davon weggekommen. 2014 markierte dann einen wichtigen Wendepunkt: «Durch das Aufkommen ziviler Drohnen wurden plötzlich Komponenten verfügbar und erschwinglich, die wir in unser Vorhaben integrieren konnten.» Für Luchsinger liegt genau darin ein weiterer Vorteil von TwingPower: «Alle Komponenten, die wir für unsere Technologie benötigen, sind bereits vorhanden – wir müssen nicht erst auf ein Super-Material warten, das vielleicht irgendwann einmal entwickelt wird.» Man könne vielmehr auf bestehenden Drohnen- und Aviatik-Technologien aufbauen. «Unsere Innovation sind nicht die Komponenten – sondern ihre Verbindung in Kombination mit der intelligenten Steuerung, die wir selber entwickelt haben.»

Text: sma

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Die Unterstützung von Innosuisse

Seit ihrer Gründung nutzt Twingtec die verschiedenen Förderungsmöglichkeiten von Innosuisse. Nach einem ersten erfolgreichen Projekt im Jahr 2016 beantragte die junge Firma eine weitere Förderung, um ihre Drohne weiterzuentwickeln. Im Rahmen des neuen Innovationsprojekts, das im November 2018 gestartet wurde, gilt es, den Prototyp einer Drohne im Massstab 1:1 zu entwickeln und zu testen. «Dank der Hilfe von Innosuisse kooperieren wir mit Experten der EMPA und der ZHAW, damit wir den sich ergebenden technischen Herausforderungen zusammen begegnen können», erklärt Rolf Luchsinger.

Gleichzeitig nimmt das Start-up am Core-Coaching-Programm von Innosuisse teil, das unter anderem die Rentabilität des Konzepts bewerten und eine Markteinführungsstrategie entwickeln soll. Von 2016 bis 2017 und von 2017 bis Anfang 2019 kam Twingtec auch in den Nutzen der internationalen Programme EUREKA und Eurostars, die auf Landesebene von Innosuisse verwaltet werden, um mit einem Unternehmen in Kanada und einem anderen in den Niederlanden zusammenzuarbeiten und von deren Erfahrung zu profitieren.  

Letzte Änderung 26.08.2019

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Twingtec

Dr. Rolf Luchsinger, CEO und Mitbegründer der TwingTec AG und Cédric Galliot, Project Leader, Empa

https://www.innosuisse.ch/content/inno/de/home/resultateundwirkung/Projektbeispiele/innovationsprojekte/das-mobile-windkraftwerk--das-fliegen-kann.html