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Cleantech

Geld verdienen und sauber bleiben

Von Michael O. R. Kröher

3. Teil: Wo Cleantech auf dem Vormarsch ist

Cleantech in Motoren und Turbinen

Der größte Bereich der Cleantech befasst sich mit der Optimierung von Kraftmaschinen, also von Turbinen und Kolbenmotoren zum Antrieb von Generatoren im E-Werk oder zur Fortbewegung in Autos oder Flugzeugen. Hier ergeben sich oft Überschneidungen zum Entwicklungsziel Leistungssteigerung. Denn eine Optimierung kann einerseits bedeuten, dass die gleiche Leistung mit geringerem Ressourcenverbrauch und geringerem Schadstoffausstoß erzielt wird.

Oder aber umgekehrt: Bei gleichem Ressourcenverbrauch und Schadstoffausstoß wird eine höhere Leistung erzielt. Vor allem im Kraftfahrzeugsektor der wohlhabenden Länder wurden diese Strategien in den vergangenen Jahrzehnten bis zur Unkenntlichkeit vermischt.

Bei Kraftwerksturbinen steht derzeit der Gasantrieb im Mittelpunkt. Hier lassen sich am ehesten Effizienz-Potenziale ausschöpfen. Möglich machen das zum Beispiel Keramikbeschichtungen der Turbinenschaufeln. Diese halten höhere Temperaturen und höheren Druck aus, kosten jedoch derzeit noch den Gegenwert eines Kleinwagens – je Schaufel.

Das Cleantech-Kraftwerk der Zukunft kombiniert Gas- und Dampfturbinen (Branchenjargon: "GuD"-Kraftwerke) in mehrstufigen, hintereinandergeschalteten Einheiten.

Windenergie

Bei der industriellen Nutzung der Windenergie gibt es derzeit gleich mehrere technische Herausforderungen:

• Die Größe der Anlagen. Derzeit sind große Rotorblätter schon über 60 Meter lang. Güter in diesem Format können nicht mehr auf der Schiene transportiert werden. Selbst wenn man sie auf einzelne Fahrgestelle montierte, kämen diese nicht um die Gleiskurven herum, weil deren Radius dafür zu gering ist. Auch die Spezialtransporte per Lkw, die nachts über die deutschen Fernstraßen donnern, können die Autobahn nur über ausgesuchte Zu- und Ausfahrten nutzen. Die älteren sind zu eng gebaut.

• Die Werkstoffe. Derzeit werden die Rotoren der Windräder aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) hergestellt. Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK), wie sie etwa schon im Rennwagenbau, für Flugzeuge oder für Rennräder eingesetzt werden, wären sehr viel leichter, zugleich auch robuster. Leider sind CFK derzeit aber noch unbezahlbar teuer.

• Die Verankerung der sogenannten Offshore-Windanlagen. Wie tief müssen die Pfeiler in den Watt- oder Meeresboden getrieben werden, damit die Windräder auch einem Orkan standhalten? Und was passiert, wenn die Anlage vibriert? Lockert sich dann das Fundament im sandigen Meeresgrund?

• Die Ableitung der produzierten Elektrizität bei Offshore-Anlagen. Wie bündelt man die Kabel im oder über Wasser, wie gleicht man Tidenhub und Wellengang aus, wie leitet man die Kabelbündel zum Festland und wie verteilt man von dort den Strom sinnvoll ins Netz?