Windenergie gilt als wichtige Säule der Energiewende, aber geeignete Onshore-Standorte sind in Deutschland nicht unbedingt dicht gesät. Denn nicht überall weht der Wind stark und stetig genug. Gerade in bodennahen Luftschichten stören Hindernisse wie Hügel, Wälder oder Gebäude den Windstrom und sorgen für Turbulenzen. Um diese Störeffekte zu minimieren, werden Windanlagen bevorzugt im Flachland oder auf Höhenzügen gebaut, moderne Windturbinen sind zudem bis zu 100 Meter hoch.
Doch es geht noch höher: In Schipkau in der Lausitz hat das Unternehmen GICON am 28. September 2026 erstmals einen 365 Meter hohen Höhenwindturm fertiggestellt. „Mit einer Nabenhöhe von 300 Metern ist die Anlage die höchste Windenergieanlage der Welt und zugleich das zweithöchste Bauwerk Deutschlands“, erklärt die Firma. Gebaut wurde die Anlage im Auftrag der 2019 gegründeten Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND).
Wie ist der Rekordturm aufgebaut?
Mit den für normale Windräder gängigen Materialien und Techniken könnte man eine 300 Meter hohe Windanlage nicht bauen. Sie wäre viel zu schwer und instabil. Außerdem reichen die gängigen Kräne nicht hoch genug, um die Turbine und Rotoren in einer so großen Höhe anzubringen. Daher nutzten die Ingenieure einen Trick: Sie entwickelten einen Teleskopmast. „Diese Konstruktion überwindet die Grenzen klassischer Turm- und Krantechnik“, betont GICON.
Konkret besteht der neue Höhenwindturm aus einer Stahlgitter-Konstruktion ähnlich wie bei einem Hochspannungsmast. Dabei liegt die obere, schmale Hälfte des Turms aber zunächst im Inneren der unteren Hälfte. Dadurch können Turbine und Rotoren mit gängigen Kränen montiert werden, solange die Nabenhöhe noch bei rund 150 Metern liegt. Erst wenn diese Montage abgeschlossen ist, wird der Innenturm mit einem speziellen Litzenhubsystem auf seine endgültige Höhe gefahren.
Dieses neue Teleskopverfahren erforderte präzise technische Abläufe und eine sorgfältige Abstimmung aller Arbeiten. „Was lange eine anspruchsvolle Idee und dann ein ebenso anspruchsvolles Bauvorhaben war, steht nun als weltweit einzigartige Anlage in Schipkau“, sagt GICON-Gründer Jochen Großmann. Abschließende Arbeiten am Höhenwindturm werden noch einige Tage in Anspruch nehmen. Die offizielle Inbetriebnahme der Anlage ist für November geplant. Der Höhenwindturm soll dann Strom für rund 7500 Haushalte liefern.
Welchen Mehrwert sollen Höhenwindanlagen bringen?
Ein Höhenwindturm wie der in Schipkau bringt die Rotoren in Luftschichten, die laut meteorologischen Messungen für die Windkraft optimal sind: Der Wind weht hier weitgehend ungestört und daher stark und stetig. Deshalb kann eine solche Höhenwindanlage bei gleichem Rotordurchmesser einen rund doppelt so hohen Energieertrag erzielen wie eine konventionelle 100-Meter-Windenergieanlage.
„Die vorliegenden einjährigen Mastmessungen zeigen, dass die mittlere Windgeschwindigkeit in Schipkau in 300 Metern Höhe knapp 28 Prozent höher liegt als in 150 Metern Höhe“, erklärt der Klimatologe Stefan Emeis vom Karlsruher Institut für Technologie. „Damit liegt der erwartete Energieertrag für eine 9,5-Megawatt-Anlage um circa 63 Prozent höher - 36,6 statt 22,4 Gigawattstunden.“
Der jetzt in Schipkau gebaute Höhenwindturm hat als Pilotprojekt zwar nur eine Leistung von 3,8 Megawatt. Sein Stromertrag könnte aber laut GICON immerhin noch rund 40 Prozent höher liegen als bei einem 100-Meter-Turm mit gleicher Leistung. Ein weiterer Vorteil: Der Höhenwindturm kann durch die günstigeren, gleichmäßigeren Windverhältnisse besser ausgelastet werden. Die Zeit, in der die Windturbine wegen zu wenig oder zu viel Wind abgeschaltet werden muss, verringert sich ebenfalls.
Der Höhenwindturm von Schipkau beim Bau. — © GICON
Wie und wo könnten die Höhenwindanlagen eingesetzt werden?
Nachdem die Pilotanlage in Schipkau fertiggestellt ist, plant GICON eine Serienfertigung solcher Höhenwindtürme. Denn das Unternehmen sieht in Deutschland ein erhebliches Potenzial für solche Höhenwindanlagen. Der Grund: Die Höhenwindräder können in bestehende Windparks integriert werden – man baut sie einfach zwischen zwei schon stehende Windturbinen. Das spart Platz und erfordert keine neuen Flächen für die Windenergie.
„Das Höhenwindrad liegt mit der gesamten Rotorfläche oberhalb der Rotorspitzen konventioneller Windräder. Damit wird es nicht von deren Wirbelschleppe getroffen und umgekehrt“, erklärt der Energieexperte Christoph Winkler vom Forschungszentrum Jülich. „Das erlaubt es, Höhenwindräder zwischen konventionellen Windanlagen zu platzieren und so die installierte Leistung pro Fläche zu verdoppeln – man baut sozusagen zwei Windparks übereinander.“ Nach Schätzungen von GICON könnten in Deutschland bis zu 4000 Höhenwindtürme als zweite Etage in bereits bestehende Windparks integriert werden.
„Dieser von GICON angedachte Zusatznutzen ergibt sich jedoch nur für kleinere Windparks. Bei sehr großen Windparks aus weit mehr als zehn mal zehn Normalwindanlagen und ebenso vielen Höhenwindanlagen, würden die Erträge der unteren Windanlagen stark unter den Nachläufen der oberen Windkraftanlagen leiden“, schränkt Emeis ein. Die Wirbelschleppen der Höhenwindräder würden dann Turbulenzen erzeugen, die die unteren Windräder stören.
Höhenwindanlagen könnten aber auch überall dort errichtet werden, wo die Windverhältnisse in Bodennähe für die Windkraft nicht geeignet sind. Dadurch könnten auch zuvor ungünstige Standorte für die Windener
Was kostet das Ganze? Lohnt sich das überhaupt?
Laut GICON wären die Produktions- und Baukosten für ein Höhenwindrad in Serienfertigung zehnmal höher als für eine normale Windanlage – rund 10,8 Millionen statt einer Million Euro. Selbst wenn man den höheren Stromertrag berücksichtigt, wären solche Höhenwindanlagen damit zunächst teurer als normale Windturbinen. „Allerdings ist die wesentlich gleichmäßigere Stromerzeugung der Höhenwindtürme ein Vorteil für die Netzbetreiber, da die eingespeiste Strommenge deutlich weniger schwankt und damit der Regelungsaufwand sinkt und die Planbarkeit steigt“, erklärt Emeis.
Winkler führt noch einen weiteren Punkt an: Erfahrungsgemäß sinken die Kosten neuer Technologien wie der Windenergie im Laufe der Zeit, weil die Technik optimiert wird und effizienter wird. „Bereits eine leistungsstärkere Turbine könnte die Kosten des Turms pro Kilowatt um bis zu einem Drittel senken, zusätzlich zu den Einsparpotenzialen durch Massenproduktion und Standardisierung“, erklärt der Energieexperte. Eine ähnliche Entwicklung habe es auch bei Offshore-Windanlagen gegeben.
Nach Ansicht von GICON könnten sich Höhenwindräder daher lohnen – und die Energiewende in Deutschland voranbringen. „In Kombination mit Wind, Photovoltaik und Speichern kann der GICON-Höhenwindturm Teil leistungsfähiger Hybridkraftwerke werden“, erklärt GICON. „Diese erzeugen erneuerbare Energie gleichmäßiger über das Jahr und können Kommunen, Industrie und Regionen unabhängiger versorgen.“
Was ist mit Lärm und Sichtbehinderungen?
Eine große Einschränkung gibt es allerdings: Schon jetzt wehren sich viele Menschen gegen neue Windparks in ihrer Nachbarschaft. Sie sehen die Windanlagen als störend für das Landschaftsbild und beklagen Störungen durch den Lärm der Turbinen. Die Pilotanlage soll daher auch klären, wie stark sich der Schall der in 300 Metern Höhe liegenden Turbinen und Rotoren bis auf Bodennähe ausbreitet. „Temperatur- und Windgradienten können Schallwellen zum Boden hin oder vom Boden weg beugen“, erklärt der Windenergie-Forscher Po Wen Cheng von der Universität Stuttgart.
Klar ist aber auch, dass es in Deutschland strikte Vorgaben zu den Mindestabständen von Windanlagen zu Siedlungen, Gebäuden oder Wäldern gibt. Diese beziehen auch Lärm und Höhe der Anlagen dafür mit ein. „Das bedeutet, dass ein nahezu doppelt so großes Höhenwindrad teils auch doppelt so große Mindestabstände einhalten muss“, erklärt Winkler. Das reduziere die potenziell für solche Höhenwindräder geeigneten Flächen. „Es heißt aber auch, dass niemand in Zukunft mit einem solchen Höhenwindrad in unmittelbarer Nachbarschaft seines Wohnhauses rechnen muss.“
Quelle: GICON, Science Media Center
