Wärme mit Windkraft und einer Wasserwirbelbremse direkt gewinnen

 

Illustration: Rona Binay für das Low-tech Magazin.

Unter den richtigen Bedingungen ist eine mechanische Windmühle mit einem überdimensionierten Bremssystem ein billiges, effektives und nachhaltiges Heizsystem.

Wärme versus Strom

Weltweit entspricht der Bedarf an thermischer Energie einem Drittel des Primärenergieangebots, während der Strombedarf nur ein Fünftel beträgt. [ 1 ] In gemäßigten oder kalten Klimazonen ist der Anteil der thermischen Energie sogar noch höher. In Großbritannien beispielsweise macht Wärme fast die Hälfte des gesamten Energieverbrauchs aus. [ 2 ] Wenn wir nur die Haushalte betrachten, kann die thermische Energie für die Raum- und Warmwasserbereitung in gemäßigten und kalten Klimazonen 60-80 % des gesamten Haushaltsenergiebedarfs ausmachen. [ 3 ]

Trotzdem spielen erneuerbare Energiequellen bei der Wärmeerzeugung eine vernachlässigbare Rolle. Die Hauptausnahme ist die traditionelle Verwendung von Biomasse zum Kochen und Heizen – aber in der „entwickelten“ Welt wird sogar Biomasse oft verwendet, um Strom statt Wärme zu erzeugen. Die Nutzung von direkter Sonnenwärme und geothermischer Wärme liefern weniger als 1 % bzw. 0,2 % des globalen Wärmebedarfs [ 4 ] [ 5 ]. Während erneuerbare Energiequellen mehr als 20 % des weltweiten Strombedarfs ausmachen (meistens Wasserkraft), decken sie nur 10 % des globalen Wärmebedarfs (meistens Biomasse). [ 5 ] [ 6 ]

Direkte versus indirekte Wärmeerzeugung

Strom aus erneuerbaren Energiequellen kann – und wird – indirekt in Wärme umgewandelt werden. Beispielsweise wandelt eine Windkraftanlage ihre Rotationsenergie durch die Verwendung ihres elektrischen Generators in Elektrizität um, und diese Elektrizität kann dann unter Verwendung einer elektrischen Heizung, eines elektrischen Boilers oder einer elektrischen Wärmepumpe in Wärme umgewandelt werden. Das Ergebnis ist Wärme, die durch Windenergie erzeugt wird.

Insbesondere die elektrische Wärmepumpe wird von vielen Regierungen und Organisationen als nachhaltige Lösung für die erneuerbare Wärmeerzeugung gefördert. Solar- und Windenergie lassen sich aber auch direkt nutzen, ohne sie vorher in Strom umzuwandeln – gleiches gilt natürlich auch für Biomasse. Die direkte Wärmeerzeugung ist billiger, kann energieeffizienter sein und ist nachhaltiger als die indirekte Wärmeerzeugung.

Prototypen von wärmeerzeugenden Windmühlen, gebaut von Esra L. Sorensen im Jahr 1974. Foto von Claus Nybroe. Quelle: [13]

Die direkte Alternative zur Solarenergie ist die Solarthermie, eine Technologie, die im 19. Jahrhundert nach billigeren Produktionstechnologien für Glas und Spiegel aufkam. Solarthermie kann zur Warmwasserbereitung, Raumheizung oder für industrielle Prozesse genutzt werden, und dies ist 2-3 mal so energieeffizient im Vergleich zum indirekten Weg der Stromumwandlung .

Fast niemand weiß, dass ein Windrad direkt Wärme erzeugen kann.

Die direkte Alternative zur Windkraft, die jeder kennt, ist die altmodische Windmühle, die mindestens 2.000 Jahre alt ist. Er übertrug die Rotationsenergie seines Windrotors direkt auf die Achse einer Maschine, beispielsweise zum Sägen von Holz oder Mahlen von Getreide. Dieser altmodische Ansatz bleibt auch in Kombination mit neuer Technologie relevant, da er energieeffizienter wäre als die Energie zuerst in Strom und dann wieder in Rotationsenergie umzuwandeln.

Eine altmodische Windmühle kann jedoch nicht nur mechanische Energie, sondern auch thermische Energie liefern. Das Problem ist, dass das fast niemand weiß. Selbst die Internationale Energieagentur erwähnt die direkte Umwandlung von Wind in Wärme nicht, wenn sie alle möglichen Optionen für erneuerbare Wärmeerzeugung aufzeigt. [ 1 ]

Die Wasserbremse Windmühle

Eine Art von wärmeerzeugender Windmühle wandelt Rotationsenergie direkt in Wärme um, indem sie Reibung in Wasser erzeugt, wobei eine sogenannte „Wasserbremse“ oder „Joule-Maschine“ verwendet wird. Ein auf diesem Prinzip basierender Wärmeerzeuger ist im Grunde ein windbetriebener Mischer oder Impeller, der in einem isolierten, mit Wasser gefüllten Tank installiert ist. Durch Reibung zwischen Wassermolekülen wird mechanische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Das erwärmte Wasser kann zum Heizen oder Waschen in ein Gebäude gepumpt werden, und das gleiche Konzept könnte auf industrielle Prozesse in einer Fabrik angewendet werden, die relativ niedrige Temperaturen erfordern. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Zeichnung eines Heizsystems auf Basis einer Wasserbremswindmühle. Quelle: [8]

Die Joule-Maschine wurde ursprünglich als Messgerät konzipiert. James Joule baute es in den 1840er Jahren für seine berühmte Messung des mechanischen Wärmeäquivalents: Eine Kalorie entspricht der Energiemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 Kubikzentimeter Wasser um 1 Grad Celsius zu erhöhen. [ 10 ]

Ein auf diesem Prinzip basierender Wärmeerzeuger ist im Grunde ein windbetriebener Mischer oder Impeller, der in einem isolierten, mit Wasser gefüllten Tank installiert ist

Das Faszinierendste an Wasserbremswindmühlen ist, dass sie hypothetisch vor Hunderten oder sogar Tausenden von Jahren gebaut worden sein könnten. Sie erfordern einfache Materialien: Holz und/oder Metall. Aber obwohl wir ihren Einsatz in vorindustriellen Zeiten nicht ausschließen können, stammt der erste Hinweis auf wärmeerzeugende Windmühlen aus den 1970er Jahren, als die Dänen nach der ersten Ölkrise damit begannen, sie zu bauen.

Zeichnung des Wärmeerzeugers einer wärmeerzeugenden Windmühle. Quelle: [8]

Dänemark war damals fast ausschließlich auf importiertes Heizöl angewiesen, was viele Haushalte bei einer Störung der Ölversorgung im Stich ließ. Da die Dänen bereits eine starke Do-It-Yourself-Kultur für kleine Windräder hatten, die auf Bauernhöfen Strom erzeugten, begannen sie, Windmühlen zu bauen, um ihre Häuser zu heizen. Einige wählten den indirekten Weg und wandelten winderzeugten Strom mit elektrischen Heizgeräten in Wärme um. Andere wiederum entwickelten mechanische Windmühlen, die direkt Wärme erzeugten.

Billiger zu bauen

Der direkte Ansatz zur Wärmeerzeugung ist erheblich kostengünstiger und nachhaltiger als die Umwandlung von Wind- oder Solarstrom in Wärme durch elektrische Heizgeräte. Dafür gibt es zwei Gründe.

Erstens und vor allem sind mechanische Windmühlen weniger komplex, was sie erschwinglicher und weniger ressourcenintensiv im Bau macht und ihre Lebensdauer verlängert. Bei einer Windmühle mit Wasserbremse können elektrischer Generator, Leistungswandler, Transformator und Getriebe weggelassen werden, und wegen der Gewichtseinsparungen muss die Windmühle weniger robust gebaut werden. Die Joule-Maschine hat ein geringeres Gewicht, eine kleinere Größe und geringere Kosten als ein elektrischer Generator. [ 11 ] Wichtig ist auch, dass die Kosten für thermische Speicherung im Vergleich zu Batterien oder dem Einsatz von Backup-Wärmekraftwerken um 60-70 % niedriger sind. [ 2 ]

Eine 1974 am Institut für Agrartechnik gebaute Wasserbremswindmühle. Foto von Ricard Matzen. Quelle: [13]

Zweitens kann die direkte Umwandlung von Wind- oder Sonnenenergie in Wärme (oder mechanische Energie) energieeffizienter sein als eine elektrische Umwandlung. Das bedeutet, dass weniger Solar- und Windenergieanlagen – und damit weniger Fläche und Ressourcen – benötigt werden, um eine bestimmte Wärmemenge bereitzustellen. Kurz gesagt, die wärmeerzeugende Windmühle befasst sich mit den Hauptnachteilen der Windkraft: ihrer geringen Leistungsdichte und ihrer Unterbrechung .

Mechanische Windmühlen sind weniger komplex, was sie erschwinglicher und weniger ressourcenintensiv im Bau macht und ihre Lebensdauer erhöht

Darüber hinaus verbessert die direkte Wärmeerzeugung die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit kleinerer Windmühlentypen erheblich. Tests haben gezeigt, dass kleine Windkraftanlagen – Strom produzierend – sehr ineffizient sind und nicht immer so viel Energie erzeugen, wie zu ihrer Herstellung benötigt würde . [ 12 ] Die Verwendung ähnlicher Modelle zur Wärmeerzeugung kann jedoch die graue Energie und die Kosten senken, die Lebensdauer verlängern und die Effizienz verbessern.

Wie viel Wärme kann eine Windmühle produzieren?

Die dänische Wasserbremswindmühle aus den 1970er Jahren war eine relativ kleine Maschine mit einem Rotordurchmesser von etwa 6 Metern und einer Höhe von etwa 12 Metern. Größere wärmeerzeugende Windmühlen wurden in den 1980er Jahren gebaut. Die meisten verwendeten einfache Holzklingen. Insgesamt wurden mindestens ein Dutzend verschiedene Modelle dokumentiert, sowohl DIY- als auch kommerzielle Modelle. [ 7 ] Viele wurden aus gebrauchten Autoteilen und anderen weggeworfenen Materialien gebaut. [ 13 ]

Eine der kleineren frühen dänischen wärmeerzeugenden Windmühlen wurde offiziell getestet. Der Calorius Typ 37 – mit einem Rotordurchmesser von 5 Metern und einer Höhe von 9 Metern – produzierte 3,5 Kilowatt Wärme bei einer Windgeschwindigkeit von 11 m/s (starke Brise, Beaufort 6). Dies ist vergleichbar mit der Heizleistung der kleinsten Elektroboiler zur Raumheizung. Von 1993 bis 2000 baute die dänische Firma Westrup insgesamt 34 Wasserbremswindmühlen nach dieser Konstruktion, 2012 waren noch 17 in Betrieb. [ 7 ]

Eine Calorius-Windmühle, die bis zu 4 kW Wärme erzeugt. Bild bereitgestellt vom Nordic Folkecenter in Dänemark .

Eine viel größere Wasserbremswindmühle (7,5 m Rotordurchmesser, 17 m Turm) wurde 1982 von den Svaneborg-Brüdern gebaut und beheizte das Haus eines von ihnen (der andere Bruder entschied sich für eine Windkraftanlage und ein elektrisches Heizsystem). Die Windmühle mit drei Fiberglasflügeln erzeugte nach inoffiziellen Messungen bis zu 8 Kilowatt Wärme – vergleichbar mit der Heizleistung eines Elektroboilers für ein bescheidenes Haus. [ 7 ]

In den 1980er Jahren baute Knud Berthou die bis dato ausgeklügeltste wärmeerzeugende Windmühle: die LO-FA. Bei anderen Modellen fand die Wärmeerzeugung am Fuß des Turms statt – von der Spitze der Windmühle gab es einen Schacht bis zum Boden, wo die Wasserbremse installiert war. Bei der LO-FA-Windmühle wurden jedoch alle mechanischen Teile zur Energieumwandlung auf die Turmspitze verlegt. Die unteren 10 Meter des 20 Meter hohen Turms wurden in einem isolierten Reservoir mit 15 Tonnen Wasser aufgefüllt. Folglich konnte heißes Wasser buchstäblich aus der Windmühle gezapft werden. [ 7 ]

Der Turm der LO-FA-Windmühle wurde mit 15 Tonnen Wasser in einem isolierten Tank gefüllt: Heißes Wasser konnte buchstäblich aus der Windmühle gezapft werden.

Die LO-FA war auch die größte der wärmeerzeugenden Windmühlen mit einem Rotor von 12 Metern Durchmesser. Seine Heizleistung wurde auf 90 Kilowatt bei einer Windgeschwindigkeit von 14 m/s (Beaufort 7) geschätzt. Dieses Ergebnis erscheint im Vergleich zu den anderen wärmeerzeugenden Windmühlen übertrieben, aber die Energieabgabe einer Windmühle steigt überproportional mit dem Rotordurchmesser und der Windgeschwindigkeit. Außerdem war die Reibungsflüssigkeit in der Wasserbremse kein Wasser, sondern Hydrauliköl, das auf viel höhere Temperaturen erhitzt werden kann. Das Öl gab dann seine Wärme an den Wasserspeicher im Turm ab. [ 7 ]

Erneutes Interesse

Das Interesse an wärmeerzeugenden Windmühlen ist vor einigen Jahren wieder aufgetaucht, obwohl es sich derzeit nur um eine Handvoll wissenschaftlicher Studien handelt. In einem Papier aus dem Jahr 2011 schreiben deutsche und britische Wissenschaftler, dass „kleine und abgelegene Haushalte in nördlichen Regionen Wärmeenergie statt Strom benötigen und daher an solchen Orten Windkraftanlagen zur Erzeugung von Wärmeenergie gebaut werden sollten“. [ 8 ]

Die Forscher erklären und veranschaulichen die Funktionsweise der Wasserbremswindmühle und berechnen die optimale Leistung der Technologie. Es wurde festgestellt, dass die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien von Windrotor und Laufrad sorgfältig aufeinander abgestimmt sein sollten, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erreichen. Beispielsweise wurde für die sehr kleine Savonius-Windmühle, die die Wissenschaftler als Modell verwendeten (0,5 m Rotordurchmesser, 2 m Turm), ein Laufraddurchmesser von 0,388 m berechnet.

Die Forscher führten dann Simulationen über einen Zeitraum von fünfzig Stunden durch, um die Wärmeleistung der Windmühle zu berechnen. Obwohl das Savonius ein langsam laufendes Windrad ist, das für die Stromerzeugung wenig geeignet ist, entpuppt es sich als ausgezeichneter Wärmeproduzent: Das kleine Windrad produzierte bis zu 1 kW thermische Leistung (bei Windgeschwindigkeiten von 15 m/s). [ 8 ] Eine Studie aus dem Jahr 2013 mit einem Prototyp erzielte ähnliche Ergebnisse und berechnete die Effizienz des Systems auf 91 %. [ 9 ] Dies ist vergleichbar mit der Effizienz einer Windkraftanlage, die Wasser durch Strom erhitzt.

Eine Studie aus dem Jahr 2013 mit einem Prototyp berechnete die Effizienz des Systems auf 91 %

Natürlich ist nicht immer stürmisches Wetter, weshalb die durchschnittliche Windgeschwindigkeit mindestens genauso wichtig ist. Eine Studie aus dem Jahr 2015 untersucht die Möglichkeiten von Windmühlen zur Wärmeerzeugung in Litauen, einem baltischen Land mit kaltem Klima, das von teuren Brennstoffimporten abhängig ist. [ 14 ] Die Forscher errechneten, dass bei der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit im Land (4 m/s Beaufort 3) zur Erzeugung von einem Kilowatt Wärme eine Windmühle mit einem Rotordurchmesser von 8,2 Metern erforderlich ist.

Eine wärmeerzeugende Windmühle mit einer Wasserbremse, die sich im unteren Teil des Turms befindet. Die Mühle wurde 1975 von Jorgen Andersen gebaut und stand in Serritslev. Foto von Claus Nybroe. Quelle: [13]

Sie vergleichen dies mit dem thermischen Energiebedarf eines 120 m2 großen energieeffizienten Neubaus, der nach modernen Komfortstandards beheizt wird , und kommen zu dem Schluss, dass eine wärmeerzeugende Windmühle 40-75 % des jährlichen Heizbedarfs decken könnte (je nach Energieeffizienzklasse von Die Konstruktion). [ 14 ]

Wärmespeicherung

Auch die durchschnittliche Windgeschwindigkeit ist nicht garantiert, was bedeutet, dass ein wärmeerzeugendes Windrad einen Wärmespeicher benötigt – sonst würde es nur dann heizen, wenn der Wind weht. Ein Kubikmeter erwärmtes Wasser (1 Tonne, 1.000 Liter) kann bis zu 90 kWh Wärme aufnehmen, was ungefähr ein bis zwei Tage Energie für einen Haushalt mit vier Personen entspricht.

Die gleiche Windmühle wie die oben abgebildete, von unten gesehen. Quelle: [7]

Zur Überbrückung einer windstillen Woche werden somit bis zu 7 Tonnen Wasser benötigt, was einem Volumen von 7 Kubikmetern plus Dämmung entspricht. Allerdings sollten auch Energieverluste (Selbstentladung) berücksichtigt werden, und dies erklärt, warum die dänischen wärmeerzeugenden Windmühlen normalerweise einen Speichertank hatten, der zehn- bis zwanzigtausend Liter Wasser fasste. [ 13 ]

Eine wärmeerzeugende Windmühle kann mit einem Solarboiler kombiniert werden, sodass sowohl Sonne als auch Wind mit einem kleineren Wassertank direkte thermische Energie liefern können.

Eine wärmeerzeugende Windmühle kann auch mit einem Solarboiler kombiniert werden, sodass Sonne und Wind unter Verwendung desselben Wärmespeichers direkte thermische Energie liefern können. In diesem Fall wird es möglich, mit einem kleineren Wärmespeicher ein ziemlich zuverlässiges Heizsystem zu bauen, denn die Kombination zweier – oft komplementärer – Energiequellen erhöht die Chancen auf eine direkte Wärmeversorgung. Besonders in weniger sonnigen Klimazonen sind wärmeerzeugende Windmühlen eine großartige Ergänzung zu einer Solarthermieanlage, da letztere im Winter, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist, relativ weniger Wärme produziert.

Retarder und mechanische Wärmepumpen

Die aktuellsten und umfangreichsten Studien stammen aus den Jahren 2016 und 2018 und vergleichen verschiedene Arten von wärmeerzeugenden Windrädern mit unterschiedlichen Arten der indirekten Wärmeerzeugung. [ 1 ] [ 15 ] Bei diesem zweiten Typ von wärmeerzeugenden Windrädern wird Wärme mit mechanischen Wärmepumpen oder hydrodynamischen Retardern erzeugt, nicht mit einer Wasserbremse.

Eine mechanische Wärmepumpe ist einfach eine Wärmepumpe ohne Elektromotor – stattdessen ist der Windrotor direkt mit dem/den Kompressor(en) der Wärmepumpe verbunden. Dies erfordert eine Energieumwandlung weniger, was die Kombination mindestens 10 % energieeffizienter macht als eine elektrische Wärmepumpe, die von einer Windkraftanlage angetrieben wird.

Der hydrodynamische Retarder ist als Bremssystem in schweren Fahrzeugen gut bekannt. Wie eine Joule-Maschine wandelt sie Rotationsenergie ohne die Einbeziehung von Strom in Wärme um. Retarder und mechanische Wärmepumpen haben die gleichen Vorteile wie Joule-Maschinen, in dem Sinne, dass sie viel kleiner, leichter und billiger als elektrische Generatoren sind. In diesem Fall ist jedoch ein Getriebe erforderlich, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen.

Verschiedene Arten der direkten und indirekten Wärmeerzeugung im Vergleich. Quelle: [15]

Die Studie vergleicht wärmeerzeugende Windkraftanlagen auf Basis von Retardern und mechanischen Wärmepumpen mit der indirekten Wärmeerzeugung durch Elektroboiler und elektrische Wärmepumpen. Es vergleicht diese vier Technologien für drei Systemgrößen: eine kleine Windmühle, die einen netzunabhängigen Haushalt beheizen soll, eine große Windmühle, die ein Dorf mit Wärme versorgen soll, und ein Windpark, der Wärme für 20.000 Einwohner produziert. Die vier Heizkonzepte werden nach ihren jährlichen Kapital- und Betriebsausgaben bei einer angenommenen Lebensdauer von 20 Jahren eingestuft. [ 1 ] [ 15 ]

Die direkte Kopplung eines mechanischen Windrads mit einer mechanischen Wärmepumpe ist billiger als die Verwendung eines Gaskessels oder der Kombination aus einer Windkraftanlage und einer elektrischen Wärmepumpe.

Für das netzunabhängige System ist die direkte Kopplung einer mechanischen Windmühle mit einer mechanischen Wärmepumpe die billigste Option, während die Kombination aus einer Windkraftanlage und einem Elektroboiler zwei- bis dreimal teurer ist. Alle anderen Technologien liegen dazwischen. Unter Berücksichtigung der Investitions- und Betriebskosten sind kleine wärmeerzeugende Windmühlen mit mechanischen Wärmepumpen gleich teuer oder billiger als herkömmliche Gaskessel, wenn man die typische Leistung einer kleinen Windmühle annimmt (die – über einen Zeitraum von einem Jahr – 12 % auf 22 % der maximalen Energieabgabe).

Bild: Wasserbremswindmühle entwickelt von O. Helgason (links), Wasserbremse mit variablem Lastsystem (rechts). Bilder aus „Test bei sehr hoher Windgeschwindigkeit einer Windmühle, die von einer Wasserbremse gesteuert wird“, O. Helgason und  AS Sigurdson, Wissenschaftsinstitut, Universität Island. Quelle: [7]

Andererseits erfordert die Kombination aus Kleinwindrad und elektrischer Wärmepumpe ein Windrad mit einem „Auslastungsfaktor“ von mindestens 30 %, um mit einer Gasheizung kostenmäßig konkurrenzfähig zu werden – aber eine so hohe Leistung ist sehr ungewöhnlich. Größere Systeme weisen die gleiche Rangfolge auf – die Kombination aus mechanischen Windmühlen und mechanischen Wärmepumpen ist die billigste Option –, aber sie haben aufgrund von Skaleneffekten bis zu dreimal niedrigere Kapitalkosten. Größere Windmühlen haben höhere Kapazitätsfaktoren (16–40 %), was zu noch größeren Kosteneinsparungen führt.

Aufgrund der großen Energieverluste für den Wärmetransport eignet sich die wärmeerzeugende Windmühle am besten als dezentrale Energiequelle, die einen netzunabhängigen Haushalt oder – im optimalen Fall – eine kleine Stadt mit Wärme versorgt.

Größere Systeme zeigen jedoch auch ein Problem bei der Skalierung der Technologie: Die Speicherung von Wärme mag billiger und effizienter sein als die Speicherung von Strom, aber für den Transport gilt das Gegenteil: Die Energieverluste für den Wärmetransport sind viel größer als die Energieverluste für die Stromübertragung . Die Wissenschaftler berechnen, dass die maximale Entfernung, die unter optimalen Windbedingungen kostengünstig erreichbar ist, 50 km beträgt. [ 15 ]

Folglich eignet sich die wärmeerzeugende Windmühle am besten als dezentrale Energiequelle, die einen netzunabhängigen Haushalt oder – im optimalen Fall – eine relativ kleine Stadt oder ein Industriegebiet mit Wärme versorgt. Bei noch größeren Anlagen muss Energie in Form von Strom transportiert werden, und dann wird die direkte Wärmeerzeugung – mit all ihren Vorteilen – unattraktiv.

Von Strom geblendet

Wärmeerzeugende Windmühlen werden auch für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien untersucht, hauptsächlich weil sie im Vergleich zu Batterien oder anderen gängigen Technologien eine bessere Lösung für die Energiespeicherung bieten . [ 16 ] In diesen Systemen wird die erzeugte Wärme durch den Einsatz einer Dampfturbine in Strom umgewandelt. Das Speichersystem ähnelt dem eines konzentrierten Solarkraftwerks (CSP), und die Solarkonzentratoren werden durch wärmeerzeugende Windmühlen ersetzt.

Eine „Wirbelstromheizung“. Quelle: [9]

Da zur effizienten Stromerzeugung mit einer Dampfturbine hohe Temperaturen erforderlich sind, können diese Systeme keine Joule-Maschinen oder hydrodynamischen Retarder verwenden, sondern stützen sich stattdessen auf eine Art von Retarder, der als „Wirbelstromerhitzer“ (oder „Induktionserhitzer“) bezeichnet wird. . Diese bestehen aus einem auf einer rotierenden Welle montierten Magneten und können Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius erreichen. Durch den Einsatz von Wirbelstromheizungen könnten Windmühlen direkte Wärme bei höheren Temperaturen liefern, wodurch ihr potenzieller Einsatz in der Industrie noch größer wird.

Die Nutzung der gespeicherten Wärme zur Stromerzeugung ist jedoch erheblich teurer und weniger nachhaltig als die Nutzung von wärmeerzeugenden Windrädern zur direkten Wärmeerzeugung. Die Umwandlung der gespeicherten Wärme in Strom ist höchstens zu 30 % effizient, was bedeutet, dass zwei Drittel der Windenergie durch unnötige Energieumwandlungen verloren gehen – und dasselbe gilt, wenn Solarthermie zur Stromerzeugung genutzt wird . [ 15 ]

Die direkte Wärmeerzeugung bietet somit die Möglichkeit, mit der gleichen Anzahl an Windkraftanlagen dreimal mehr Treibhausgasemissionen und fossile Brennstoffe einzusparen, die zudem kostengünstiger und nachhaltiger zu bauen sind. Hoffentlich bekommt die direkte Wärmeerzeugung die ihr gebührende Priorität. Trotz eines sich erwärmenden Klimas ist die Nachfrage nach thermischer Energie so hoch wie nie zuvor.

Kris De Decker