FAQ

Es besteht aus drei Hauptkomponenten: Einem Kite, einer Leine und einer Bodenstation. Der Kite fliegt liegende Achten und konvertiert die Energie des Windes in elektrische Energie. Die Leine verbindet den Kite mechanisch mit der Bodenstation und überträgt den Strom. Die Bodenstation kann die elektrische Energie in Batterien speichern oder ins Stromnetz einspeisen. Auf der Bodenstation befindet sich auch eine Landeplattform, auf der der Kite bei Windstille oder bei Wartungsarbeiten parkt.

Kitekraft-Systeme benötigen 90 % weniger Baumaterialien als herkömmliche Windturbinen und unsere Systeme kosten nur halb so viel. Der Treibhausgas-Fußabdruck der erzeugten Energie ist dadurch im Vergleich zu Windturbinen etwa 10-mal kleiner - bei selber Leistung.

Der Kite verhält sich wie die Blattspitzen einer herkömmlichen Windturbine, die den größten Teil der Energie umsetzen, da sie die größte Fläche mit der größten Geschwindigkeit überstreichen. Die tragenden Strukturen eines Windrads, d.h. Flügelspitzen, Gondel, Turm und Fundament, werden bei Kitekraft durch ein dünnes Seil und eine kleine Bodenstation ersetzt. Der Kite fliegt liegende Achten, die wie zwei miteinander verbundene Kreise aussehen, anstatt Kreise zu fliegen, um die Leine nicht zu verdrehen. In diesem Achtenflug wird der Kite von 8 kleinen Windturbinen an Bord generativ gebremst. Der Strom wird durch die Leine zur Bodenstation geleitet und in das Netz eingespeist.

Der Drachen nutzt seine eingebauten Rotoren und die bereits vorhandene Leistungselektronik in umgekehrter Stromflussrichtung zum Starten und Landen. Der Kite verhält sich dann wie ein Multicopter und schwebt von der Bodenstation weg oder auf sie zu. Währenddessen wird die Leine ab- oder aufgewickelt.

Je nach Standort liegt die Zahl der Starts und Landungen bei ca. 1 Mal pro Tag. Ein Start- oder Landemanöver dauert etwa 5 Minuten. Die hierfür benötigte Energie entspricht einer Verringerung des Gesamtwirkungsgrads oder der jährlichen Energieerzeugung um etwa 1 %.

Die gewählte Konfiguration bietet die geringste Komplexität, die beste Skalierbarkeit vom kW- bis zum MW-Bereich, die niedrigsten Gesamtkosten und eine kürzere Entwicklungszeit. Das Alles resultiert in einem vollständig autonomen Produkt mit niedrigen Stromgestehungskosten.

Die Einschalt-Windgeschwindigkeit liegt bei 4-5 m/s, die Nenn-Windgeschwindigkeit bei 12 m/s, die Ausschalt-Windgeschwindigkeit bei 20-25 m/s. Der Betriebsbereich liegt bei -20 °C bis 50 °C.

8 Rotoren sind ein optimaler Wert in Bezug auf Wirtschaftlichkeit/Einfachheit, Redundanz und Effizienz: Je weniger Rotoren, desto weniger Teile, aber desto höher die erforderliche Überschussleistung, wenn ein Rotor ausfällt. Auch die Redundanz erfordert eine bestimmte Mindestanzahl an Rotoren. Je mehr Rotoren, desto geringer das erforderliche Gesamtdrehmoment und damit die Gesamtmasse der einzelnen elektrischen Maschine und daher auch ihre Kosten für eine bestimmte maximale Rotorspitzengeschwindigkeit.

Die Geschwindigkeit der Rotorblattspitzen ist auf eine maximale Machzahl von etwa 0,5 begrenzt, um den Wirkungsgrad zu maximieren und den Geräuschpegel zu begrenzen. Beim 100-kW-Kite mit einem Rotorradius von 0,8 m drehen sich die Blattspitzen also mit etwa 2.000 U/min.

Ein Kitekraft-System benötigt 90% weniger Baumaterial, ist daher fast unsichtbar und sehr einfach zu transportieren. Durch die hohe Leistungsdichte unseres Designs wird eine wettbewerbsfähige Windenergieerzeugung bereits bei einer relativ geringen installierten Leistung ab 100 kW ermöglicht. Ohne dass dazu eine Investition in Höhe von mehreren Millionen USD erforderlich ist. Darüber hinaus wird durch die Reduzierung der verwendeten Materialien auch der ökologische Fußabdruck im Vergleich zu herkömmlichen Windturbinen weiter verringert.

Die Planung kann Jahre dauern und erfordert viele Millionen USD an Kapital, wenn man Windturbinen im MW-Maßstab in Betracht zieht. Diese werden nur bei ausreichender Projektgröße realisiert. Unser 100-kW-System bietet bereits vegleichbar günstige Kosten pro installiertem Watt an wie eine konventionelle Turbine im MW-Bereich.

Der ökologische Fußabdruck Fliegender Windkraftanlagen ist im Vergleich zu konventionellen Windrädern geringer. Bereits im kW-Bereich erreichen kitekraft Anlagen gleich niedrige Werte wie konventionelle Windräder. Mehr dazu in unserem Blog-Post (engl.): Do We Need Flying Wind Turbines?

Solar-PV und Speicherlösungen sind inzwischen kostengünstig und werden voraussichtlich weiter im Preis sinken (Lernkurven, Skalenökonomie, Wright's Law). Sie sind derzeit die beste Lösung, um zumindest einen ersten Teil der Stromkosten und CO₂-Emissionen an vielen Orten zu senken. Allerdings scheint die Sonne nur tagsüber, je nach Standort sind die Tage im Winter kürzer und Wolken und Niederschläge verringern die PV-Produktion. Um Kosten und CO₂-Emissionen weiter in Richtung Null zu senken, ist die Einbeziehung anderer erneuerbarer Energien eine optimale Lösung. Die Windenergieerzeugung mit Kitekraft-Systemen ist an vielen Orten die beste und am besten skalierbare Lösung.

An manchen Standorten können diese Optionen genutzt werden. An den meisten Standorten sind sie jedoch einfach nicht verfügbar oder bereits in vollem Maße ausgenutzt und daher nicht erweiterbar.

Wasserstoff ist keine Energiequelle, sondern kann nur als Energiespeicher dienen. Er kann mit erneuerbarem Strom hergestellt werden. Dannwird er als grüner Wasserstoff bezeichnet. Dieser kann auf dem öffentlichen Markt verkauft oder gespeichert und mit Hilfe von Brennstoffzellen wieder in Strom umgewandelt werden. D.h. er kann wie eine Batterie wirken, allerdings zu recht hohen Kosten und mit einem geringen Wirkungsgrad von nur etwa 50 %. Die Nutzung der Elektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff kann in Zeiten rentabel sein, in denen die Strompreise gleich null oder negativ sind oder in denen ansonsten die PV- oder Windenergie gedrosselt werden müsste.

Unsere Analysen und Microgrid-Optimierungen zeigen, dass selbst bei sehr optimistischen Elektrolyseurkosten und Wasserstoffverkaufspreisen die Gesamtkosten durch die Einbeziehung von Wasserstoff nicht weiter minimiert werden können als bei einer Lösung nur mit Solar-PV, Batterien und Kitekraft-Systemen.

Power-to-Gas dürfte sich zu einem großen Markt für die Dekarbonisierung von Schwerlast- und Langstreckenfahrzeugen oder von Bereichen wie der Stahlproduktion entwickeln.

Solche Generatoren würden in den meisten Microgrids zumindest als Backup oder für Tage ohne Sonne und Wind eingesetzt. Es handelt sich um ein kostengünstiges Backup, da die Installationskosten solcher Generatoren in der Regel sehr niedrig sind. Allerdings sind die Kosten für die Stromerzeugung aufgrund der hohen Brennstoffkosten sehr hoch.

Der Nachteil der Nutzung fossiler Energieträger ist dabei natürlich ihr CO2-Fußabdruck. Einen Vergleich der CO2-Fußabdrücke verschiedener Energietechnologien finden Sie in unserem Blogbeitrag (engl.): Which Energy Technology has the Lowest CO2-Footprint?

Wir sind der festen Überzeugung, dass unser technologischer Ansatz zu einem Produkt mit den niedrigsten Kosten für die Stromerzeugung führt. Dies liegt unter anderem an der kostengünstigen Herstellung auf Basis von stranggepresstem Aluminium und der Einfachheit des Starts und der Landung ähnlich einem Multikopter. Denn hierbei werden dieselben Rotoren und dieselbe Leistungselektronik verwendet, welche bereits für die Stromerzeugung installiert sind.

Der gesamte Betrieb des Kites ist dank der eingebauten Sensoren und Computer jederzeit völlig autonom und erfordert keinerlei menschliches Eingreifen.

Das gesamte System ist wasserdicht und hält Schnee Stand. Um niedrigen Temperaturen zu begegnen sind spezielle Enteisungs-Systeme eingebaut um z.B. die Flügel zu enteisen.

Der Kite landet selbstständig und wird an der Bodenstation fixiert. So duckt er sich quasi vor schlechtem Wetter weg. Im Gegensatz zu einer konventionellen Windkraftanlage, die schlechtesten Wetterbedingungen und Blitzeinschlägen standhalten muss.

Durch seine aerodynamische Konstruktion mit Höhenleitwerk neigt sich der Kite automatisch in jede Böe. Selbst starke Böen können Kitekraft Systemen so nichts anhaben.

Alle kritischen Komponenten des Systems werden mit Standardtechnologien wie Widerstandsheizung, Heißluft oder Vibration/Ultraschall vor Vereisung geschützt. Da der Kite recht klein ist - viel kleiner als eine herkömmliche Windturbine gleicher Leistung - wird für diesen Prozess viel weniger Energie benötigt. Es besteht weder für die Menschen am Boden noch für den Kite selbst eine Gefahr.

Wenn die Windgeschwindigkeit unter der Nenn-Windgeschwindigkeit liegt, oszilliert die Leistung während einer Achterflugbahn. Eine nahezu konstante Leistung wird erreicht, wenn mindestens zwei Kitekraft-Systeme verwendet und mit einer Phasenverschiebung synchronisiert werden, die von der Flugsteuerungssoftware aktiviert wird. Wir planen auch einen optionalen kleinen Schwungrad-Energiespeicher in der Bodenstation, um die Leistungsschwankungen zu glätten.

Nein. Die 100-kW-Anlage sollte auf einem freien Feld ohne Häuser, Bäume oder andere Hindernisse in einem Radius um die Bodenstation von mindestens der Seillänge (100-150 m) plus einigen Metern Sicherheit aufgestellt werden. Es sollte auch ein gewisser Abstand zu den nächsten Häusern eingehalten werden, um mögliche Lärm- oder Schatteneffekte zu vermeiden.

Das gesamte Kitekraft-System ist sehr robust konstruiert, um etwaige Probleme zu minimieren. Zum Beispiel sind die Generatoren bürstenlose Gleichstrommaschinen, die ohne Getriebe betrieben werden und so über die gesamte Mindestlebensdauer von 20 Jahren sehr wahrscheinlich keine Wartung benötigen werden. Es gibt nur einige wenige Teile, die von Zeit zu Zeit gewartet oder ausgetauscht werden müssen. Dies in unserem Serviceplan-Abonnement enthalten. Die hiervon betroffenen Teile sind leicht zugänglich und können an der Bodenstation ausgetauscht werden, während der Kite gelandet ist.

Für größere Überholungen kann der Kite oder sodar das gesamte System zu speziellen Werkstätten transportiert werden. Dies ist aufgrund der kompakten Bauweise möglich. Die Flügelvorderkanten des Kites und die Rotoren müssen je nach Standort von Zeit zu Zeit von Schmutz und Insekten befreit werden, was jedoch auch ohne Kletterer oder Kräne möglich ist und nur etwa eine Stunde dauern sollte.

Der Zertifizierungsprozess hängt von der Anlagengröße ab und ist bei kleinen Anlagengrößen von einigen hundert kW möglicherweise gar nicht erforderlich. Sobald die Produktion des 100-kW-Systems angelaufen ist, planen wir unabhängig davon eine Zertifizierung, um einen externen Qualitätsnachweis zu erhalten.

Das Genehmigungsverfahren hängt vom jeweiligen Standort ab. Wir helfen Ihnen gerne bei der Erledigung der erforderlichen Papiere oder kümmern uns ganz darum.

Die lautesten Komponenten sind die Rotoren, aber das Geräusch kann unter einem störenden Niveau gehalten werden. Durch verschiedene Designmaßnahmen kann hier sichergestellt werden, dass die akustische Beeinträchtigung nicht zu groß ist. So z.B. eine hohe Anzahl von Rotorblättern (mindestens fünf), Propeller mit Winglets oder einem Blattring und/oder Sägezahn-Hinterkanten. Ein weiterer Punkt ist, dass der abgestrahlte Lärm eine höhere Frequenz hat, und so im Gegensatz zu den Niederfrequenz- und Infraschallgeräuschen herkömmlicher Windkraftanlagen mit der Entfernung viel schneller abgeschwächt wird.

Im Prinzip sind der Kite und die Leine gefährlich, da sich beide relativ schnell bewegen. Auf das Seil wirken außerdem starke Kräfte und in den elektrischen Leitern tritt eine hohe elektrische Spannung auf. Der Kite hat zudem schnell drehende Rotoren. Der Kite und die Leine befinden sich immer weit über der Höhe von Menschen und z.B. landwirtschaftlichen Fahrzeugen, so dass sie nicht berührt werden. Aufgrund der sicherheits- und redundanzgerechten Konstruktion sind der Kite und die Leine jedoch nicht gefährlich, genauso wie Flugzeuge oder Autos oder die Flügel einer herkömmlichen Windkraftanlage nicht als gefährlich gelten.

Der Kite kann im Achterflug automatisch von den Rotoren angetrieben werden. Dies würde auch so geschehen wenn der Wind kurz wegbricht: Die Maschinen wechseln in den motorischen Betrieb. Das ist aber natürlich nur für kurze Zeiträume sinnvoll, da elektrische Leistung verbaucht wird. Bleibt der Wind für längere Zeit aus, landet der Kite selbstständig.

Mit den heutigen Computern können digitale Zwillinge/Softwaremodelle des kompletten Systems programmiert und Millionen von Flugstunden virtuell geflogen werden. So können Probleme im Systemdesign und in der Software frühzeitig erkannt werden. Zusätzlich werden all unsere Systeme mechanischen Belastungstests unterzogen. Subkomponenten werden auf ihre Langlebigkeit getestet. Durch diese Kombination von digitalen und realen Tests werden Kitekraft Systeme höchste Sicherheitsanforderungen erfüllen. Eine ähnlich ehrgeizige Technologie sind die Raketen von SpaceX, die heute praktisch jedes Mal sicher und präzise landen, was noch vor wenigen Jahren unvorstellbar war.

Die hohe Sicherheit bei Kitekraft-Systemen ist entweder durch redundante Aulegung (keine singulärer Schwachstelle) oder hohe Sicherheitsfaktoren (z.B. in der Leine) gewährleistet. Z.B. ist die gesamte Leistungselektronik, Signalelektronik/Computer, Flugregelung und Sensorik/aktorik vollständig redundant. Insgesamt wird die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Ausfalls dadurch extrem gering sein. So gering wie die Wahrscheinlichkeit, dass eine herkömmliche Windturbine umkippt oder einen Flügel verliert, oder so gering wie die Wahrscheinlichkeit des Absturzes eines Verkehrsflugzeugs.

Der Sicherheitsfaktor für die Leine ist zusätzlich viel höher ausgelegt als der des Kite-Gestells. Dadurch wird immer zuerst der Kite versagen und an der Leine zu Boden fallen (im nahen Umkreis der Bodenstation), niemals aber die Leine vor dem Kite versagen. Ein weiterer Sicherheitsfaktor ist, dass die Rotoren des Drachens in dem dann unwahrscheinlichen Fall, dass das Seil reißt, dann keinen Strom haben, was die Reichweite des Drachens bereits einschränkt. Kleine Batterien auf dem Kite können dann immer noch das Steuersystem versorgen und würden den Drachen zu einer Notlandung in der Nähe der Bodenstation führen. Durch all die Redundanzen, die qualitätskontrollierte Fertigung und Softwarefreigabe, sowie eine nachgewiesene Erfolgsbilanz von vielen Flugstunden kann jede:r sicher unter dem finalen Produkt laufen.

Je nach Standort kann es sinnvoll sein, das System mit einem optionalen Kamerasystem an der Bodenstation auszustatten, das über ein AI-Vogelerkennungssystem verfügt. Dieses System dient dem Schutz der Wildtiere, aber auch des Kites, da ein Vogel auch eine Gefahr für den Kite darstellen kann, wenn er ein kritisches Teil trifft. Wenn vorhergesagt wird, dass Vögel dem Kite oder der Leine zu nahe kommen, wird der Kite Korrekturmaßnahmen ergreifen. Im einfachsten Fall geht der Kite dann in den Schwebemodus und wartet bis die Vögel vorbeigezogen sind. Anschließend wird der Flugbetrieb fortgesetzt.

Es wird erwartet, dass die Auswirkungen ähnlich wie bei konventionellen Windrädern sein werden. Kollisionen mit Insekten lassen sich nicht einfach vermeiden. Was jedoch möglich ist, ist die Landung des Kites an Tagen mit hoher Insektenmigration. Dies würde auch mögliche Schäden oder Leistungseinbußen des Drachens durch Insektenansammlungen an den Flügeln und Rotorblättern vermeiden.

Unser erstes Produkt wird ein 100-kW-System sein. Diese Größe ist ein "Sweet Spot", da sie noch relativ klein ist und daher eine schnelle und kosteneffiziente Entwicklung ermöglicht, während die erreichten Stromgestehungskosten bereitsmit denen von klassischen Windrädern im MW-Bereich konkurrieren können.

Die Anlagengröße wird dann in den kommenden Jahren weiter in den MW-Bereich erhöht, wodurch die spezifischen Kosten nochmals weiter sinken und die von konventionellen Windturbinen unterboten werden.

Mit den 1:4-Demonstrator sind bereits jetzt Tests bei Ihnen vor Ort möglich. Die Auslieferung des 100-kW-Produkts soll im Jahr 2024 beginnen.

Ja. Bitte kontaktieren Sie uns unter info@kitekraft.de.