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64. Wasser und Strom

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Der Markt

Dem Magazin „Forbes“ zufolge haben die Umsätze in Produktion und Vertrieb von Trinkwasser inzwischen die Billionen-Dollar-Marke überschritten. Dies ist mehr als der Pharma-Sektor und beträgt 40 Prozent der Umsätze durch Ölfirmen. Durch Privatkapital werden bereits 5 Prozent der Wasserressourcen auf der Welt kontrolliert. Die größten drei kommen aus Frankreich (Véolia Environnement, Suez und Dégremont), gefolgt von der deutschen Gruppe RWE (Thames Water) und dem amerikanischen Konglomerat Bechtel (United Utilities). Véolia und Suez bedienen jeweils 200 Millionen Kunden in über 100 Ländern der Welt.

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Weltweit werden über 100 Milliarden Liter Trinkwasser abgefüllt und verkauft, davon 90 Prozent in nicht weiterverwertbaren Plastikbehältern. Coca Cola sagt voraus, dass das Wachstum von behandeltem Leitungswasser – das teurer gehandelt wird als Benzin – in einem Jahrzehnt seine Umsätze an Softdrinks übertreffen wird. Im Jahr 2009 stiegen die weltweiten Einzelverkäufe von abgefülltem Trinkwasser um 25 Prozent im Volumen und 27 Prozent im Wert an. Mindestens ein Viertel des abgefüllten Wassers ist Leitungswasser und meist ist das in teuren Plastikbehältern verpackte Wasser nicht sicherer als das aus dem Wasserhahn. In Russland entwickelte sich das Wasser-Geschäft aus dem Nichts zu einem Milliardengeschäft. Für das nächste Jahrzehnt erwarten die Russen ein Wachstum im zweistelligen Bereich, da der Konsum pro Kopf und Jahr nur bei 15 Litern liegt, gegenüber 40 Litern in Polen und 50 in der Tschechischen Republik. In Brasilien kostet eine Literflasche €0,50, in den Vereinigten Arabischen Emiraten €1,00 und in Französisch Polynesien €1,30.

Trotz der von den Vereinten Nationen verabschiedeten Millenniumsziele in der Entwicklung wird für 2050 erwartet, dass aufgrund der massiven Verstädterung 4 Milliarden Menschen ernsthaft an Wasserknappheit leiden werden. Momentan sind es 400 Millionen. Sogar in Europa gibt es 23 Millionen Bürger, die jedes Jahr mit Problemen in der Wasserversorgung zu kämpfen haben. Aus Mangel an sauberem Trinkwasser sterben pro Jahr 3,4 Millionen Menschen. Um diesen Trend umzukehren planen die Regierungen den Bau von Wasser-Pipelines ähnlich der Ölpipelines. Das wasserreiche Land Kanada zieht in Erwägung, von Manitoba bis Texas und British Columbia bis Kalifornien Leitungen zu legen, die bei Kosten von 20 Millionen Dollar pro Kilometer 5 Milliarden Kubikmeter Wasser pro Jahr durch jede Pipeline leiten. Diese Investments von 50 Milliarden Dollar wären immer noch billiger, als dieselbe Menge Wasser durch Entsalzung in Umkehrosmose zu gewinnen. Solche Mega-Projekte sind in technologischer oder finanzieller Hinsicht keine Herausforderung, sondern eher auf der Ebene politischer Entscheidungen, da möglicherweise Länder wie Kanada, Chile, Norwegen, die Türkei und die USA (Alaska) zur OPEC des Wassers werden.

Die Innovation

Die Nachfrage nach Wasser – der Grundbedingung für Leben – bietet Anreiz für große Ideen und strategische Entscheidungen. Wasserfirmen kaufen weite entlegene Landstriche und komplette Flusssysteme zur künftigen Entwicklung in Lateinamerika auf. Andere investieren in ein neues Geschäft mit Wassertankschiffen zur weltweiten Lieferung und sichern sich langfristige Verträge. Eine weitere Strategie der Wasser-Investments ist, Wasserrechte von Bauern für Zugänge zu Brunnen zu kaufen oder Verträge mit Städten und Gemeinden zur Wassergewinnung abzuschließen. General Electric hat sein weltweites Zentrum für Wasserforschung in Singapur aufgebaut, einem Stadtstaat, der ohne die Wasserver- und entsorgung von Malaysia nicht lange überleben könnte. GE setzt die Vorgaben für Energiekosten pro Kubikmeter Wasser auf 2,4 kWh durch Umkehrosmose. Um die oben genannten Megaprojekte im Wettbewerb zu überbieten, müssten die Energiekosten für Umkehrosmose unter eine kWh sinken. Ohne eine Kombination aus vielerlei Innovationen wie der Wirbeltechnologie (Beispiel 1) ist dies nicht zu erreichen. Doch alle in Betracht gezogenen Lösungen hängen stark von reichlich verfügbarer Energie ab, mit der es mit Sicherheit bald ein Ende hat. Leider sind große Anlagen zur Umkehrosmose nicht nur teuer: Pro jeweils zwei Liter produzierten Trinkwassers fällt ein Liter Lake an, ein salziger Schleim, der tote Räume im Meer schafft und daher als umweltschädlich gilt.

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Marc Parent hat als Techniker bei der Wartung von Klimaanlagen auf einer Hummerfarm auf den französischen Antillen gearbeitet. Die akute Knappheit an Trinkwasser und die unzuverlässigen Dienstleistungen der Regierung veranlassten ihn zu versuchen, Kondensationswasser aus den Klimaanlagen aufzufangen. Gleichzeitig musste er eine Lösung für die ständigen Stromausfälle finden. Seine Kenntnisse der Anwendung physikalischer Grundlagen mündeten in die Entwicklung einer Windturbine, die Strom produziert, um Luft einzusaugen, sie im Innern zu kühlen und Wasser zu kondensieren. Er dachte sich eine Anlage aus, die all dies einschließt. Er beschloss, in seine Heimat in den Französischen Alpen zurückzukehren und war überzeugt: Wenn die Anlage in der trockenen Höhenluft funktioniert, würde sie überall funktionieren. 2008 gründete er Eole Water (Frankreich), 2010 erhielt er Zuschüsse von der Gemeinde und bewies, dass er einen Kubikmeter Wasser pro Tag produzieren konnte. Seine nächste, 50 Meter hohe, Wassermühle wird imstande sein, pro Tag 5000 Liter Wasser aus der Luft zu ziehen. Marc erhielt zwei Patente und machte sich daran, sein neues Geschäft zu entwickeln.

Der erste Umsatz

Das erste Wassergewinnungssystem (Water Maker System, WMS), das gleichzeitig Wasser und Strom liefert, wurde 2011 an die Regierung der Vereinigten Arabischen Emirate verkauft. Der Wind produziert 30 kW und die Wasserkosten fallen erwartungsgemäß auf €0,05 pro Liter. Die Investitionskosten werden voraussichtlich in den ersten Jahren von €500 000 auf €300 000 fallen. Dieses System setzt höhere Eingangsinvestitionen für eine geringere tägliche Produktion an. Jedoch ist es unabhängig von externer Stromversorgung und der damit verbundenen Infrastruktur. Es ist vollständig autark. Das System WMS 1000 verursacht nur geringe Wartungskosten im Vergleich zu allen anderen Wassergewinnungsanlagen. Es stößt keine Treibhausgase aus und hat eine Betriebsdauer von 15 bis 30 Jahren. Die gesamte Anlage wird aus 100 Prozent recycelbaren Komponenten gebaut.

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Ein wichtiger Teil der Funktionalität ist, dass WMS ohne Regulierung mit der gewonnenen Energie arbeitet und so den Strom direkt zur Wassergewinnung und Einspeisung ins örtliche Netz bereitstellt. Als Innovator ging Marc Parent, inzwischen Mittvierziger, keine Risiken mit seinen Lieferern ein und suchte die besten verfügbaren Bauteile für seine Systeme aus, von Siemens für Elektrobauteile über Leroy Somer für Stromversorgungssysteme bis hin zu Arcelor Mittal für alle rostfreien Metallteile. Er wurde zum System-Integrierer und fügte die Teile zu einem funktionierenden Ganzen zusammen.

Die Chance

Eine Windturbine, die Wasser und Strom herstellt und für den Betrieb bei minimaler Wartung in entlegenen Gebieten entwickelt wird, setzt eine Serie von Entwicklungsmerkmalen wie selbstreinigende Systeme, Fernsteuerung und hohe Korrosionsfestigkeit in Küstengebieten voraus. Die gesamte Anlage mit Turm, Turbine, Wassergenerator und Stromversorgung passt in zwei 40-Fuß-Container und ist in wenigen Tagen vor Ort aufgebaut. Somit begrenzt sich das Marktpotenzial nicht auf Inseln und Wüsten, sondern kann auch schnell in Katastrophengebieten zum Einsatz kommen. Hauptvorteil ist nicht nur die Unabhängigkeit; ihre Vielseitigkeit schafft vielerlei Vorteile in der Befriedigung der Grundbedürfnisse mit lokal verfügbaren Ressourcen. Dies ist eins der Kernprinzipien der Blue Economy.

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WMS ist nicht dafür vorgesehen, schnell zum Mainstream zu werden, doch es zeigt, dass eine Mischung aus Know-how und der Fähigkeit, mehrere Aspekte der Grundversorgung gleichzeitig zu berücksichtigen, ein wettbewerbsfähiger Geschäftsansatz ist. Dies ebnet den Weg für weitere Unternehmensgründer, die sich anschließen, entweder als Lizenznehmer zum Marketing und Produktion, oder zum Betrieb dieser WMS als individuellen Profitquellen, da die Kosten pro Liter Wasser weit unter den Verkaufspreisen für abgefülltes Wasser liegen. Somit kann schadstofffreies Wasser gewährleistet werden, dass mit Geschmack oder Mineralien versetzt und vor Ort gewinnbringend vertrieben werden kann. Dies ist ein wichtiger Punkt, da unser Leitungswasser zunehmend Reste von Medikamenten enthält, die nicht einmal durch Umkehrosmose vollständig entfernt werden können. Die Technologie, die Marc Parent entwickelt hat, wird Teil eines grundlegenden Portfolios sein, das die Spielregeln des Markts verändert.

Bilder: StockXCHNG

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29. Wind-Export

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Der Markt

Heutzutage liefert der Wind 1,6% der Elektrizität auf der Welt mit einer Gesamtkapazität von etwa 160 000 Megawatt (MW). Trotz der Wirtschaftskrise wird erwartet, dass die Nachfrage im nächsten Jahrzehnt weiter im zweistelligen Bereich zunimmt (12-13 Prozent). Für 2020 könnten bereits 10 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs durch Windkraft gedeckt werden, dies entspricht 1000 Gigawatt (GW). Die Dänische Consultinggruppe BTM sagt voraus, das bis 2030 sogar 2500 GW (17 Prozent) des globalen Energieverbrauchs erreicht werden könnten. Dies würde die Emission von 5 Milliarden Tonnen Kohlendioxid vermeiden, entsprechend 28,2 Prozent der weltweiten Emissionen aller Kraftwerke.

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China hat sich als größter Investor etabliert und 2009 13,6 GW neu installiert, ein historischer Höchstwert für ein Jahr und ein Land. Die drei chinesischen Lieferanten Sinovel, Goldwind und Dongfang liegen nur noch knapp hinter Vestas (Dänemark) und General Electric (USA) und sind bereits unter den zehn größten Lieferanten der Welt. Durch gigantische Verbesserungen der Ausbeute pro Turbine um ein Hundertfaches über die letzten 30 Jahre haben Investoren verstärktes Interesse und geben Startgelder zum Ausbau der Industrie. Das Marktpotential spiegelt sich auch im Marktwert der Windparks, für den ein Wachstum von 75 Milliarden Dollar 2010 bis zu 124 Milliarden Dollar 2014 erwartet wird.

Wie alle Generatorsysteme werden Windräder nicht rund um die Uhr betrieben und nicht immer bläst der Wind vorteilhaft. An windigen Tagen jedoch produziert Dänemark seine gesamte Energie durch die 5000 Turbinen des Landes und nutzt dabei lediglich 20 Prozent seiner Windressourcen. Die Medien setzen die großen Turbinen mit beeindruckenden Bildern in Szene, und es entwickelt sich ein reges Unternehmertum. Während vor nur zehn Jahren noch höchstens 50 Firmen Turbinen für kleine Systeme herstellten (mit einer Kapazität von unter 100 Kilowatt), gibt es heute über 250 Hersteller in 26 Ländern, der größte Teil von Ihnen (34 Prozent) ist in den USA ansässig. Etwa 20 Hersteller kleiner Turbinen zogen im letzten Jahr über 250 Millionen Dollar an privaten Kapitalinvestitionen an.

The Innovation

Die Installation von Windkraft ist immer noch teurer als Netzstrom, der beispielsweise aus Kohle gewonnen wird. Während jedoch großzügige Subventionen wie Kohlekredite und Einspeisungstarife die zusätzlichen Investitionskosten abfedern, können die reinen Verkäufe von Elektrizität im Wettbewerb um den Preis pro Kilowattstunde keinen soliden Vorteil bieten. Es muss noch ein weiterer Mehrwert in diesem Prozess gefunden werden, um die durch die Kosten verursachte Blockade zu durchbrechen.

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Als Håkan Ahlsten, der Direktor der Landshypotek, der Bank der Landwirte auf der schwedischen Insel Gotland im Baltischen Meer, einen Investmentvorschlag zur zusätzlichen Energiegewinnung von einem seiner Kunden erhielt, erforschte er die Möglichkeit, mit einer 1-Megawatt-Turbine alle benötigte Energie zu produzieren. Wind gibt es auf der Insel reichlich. Zunächst schloss er, dass die Kosten nicht wettbewerbsfähig wären. Als Banker analysierte er indes den Cashflow seines Kunden und schloss daraus, wenn er den „Wind“ jenseits des Meeres verkaufen könnte, könnte dies nicht nur machbar sein, sondern sich auch so weit amortisieren, dass die Anleihe des Investments in Windkraft besser finanzierbar war als jede andere Möglichkeit, die er je untersucht hatte.

Sein Kunde Ryftes sammelt alle Karotten auf der Insel und lagert die gesamte Ernte das ganze Jahr über in einem Lagerhaus bei null Grad, dabei werden die Karotten in sieben Kategorien zum Verkauf und Vertrieb sortiert. Die geraden Karotten verschiedener Größe werden verpackt und verkauft, die krummen Karotten geraspelt und in Möhrenkuchen verarbeitet. Diese werden sofort nach dem Backen eingefroren und auf dem Festland als „ofenfrisch“ verkauft, was eigentlich nur bedeutet, dass die Kuchen frisch aufgetaut wurden. Der gesamte Prozess von der Ernte bis zum Auftauen beim Endkunden wird durch erneuerbare Windenergie von der Insel Gotland betrieben.

Erster Umsatz

Die Vermarktungsstrategie begann gut und die Verkäufe schnellten bis auf ganze Container-ladungen nach Singapur und Hongkong empor. Ganz offensichtlich war es ein zusätzlicher Wettbewerbsvorteil, dass diese Kuchen ihren gesamten Energieverbrauch durch Wind deckten. Zwar gibt es viele Kuchen auf dem Markt, doch diese komplett durch Windkraft hergestellten Kuchen stellen für den Kunden ein einmaliges Verkaufsargument dar. Möhrenkuchen aus Kohle- oder Atomkraft haben einfach nicht denselben Reiz.

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Die Möhrenkuchen verkaufen sich gut und die Marge verbessert sich. Eine höhere Marge bei den Kuchen ermöglicht bessere Beiträge für die Investition in die Elektrogeneratoren im Besitz der selben Firma, die nun schneller abbezahlt werden kann. Obwohl Windkraft teurer in der Herstellung ist, zeigen Håkan und sein Team, dass ein größerer Umsatz möglich ist. Für einen Banker ist wiederum besserer Cashflow und Profitmarge wichtiger als einfache Kostensenkung und Suche nach niedrigeren Preisen. Im Moment wird der minimal höhere Preis gedeckt durch um ein Vielfaches bessere Margen. Dies ist ein überschaubares Beispiel der Blue Economy: Erzeuge mehr Einkommen mit dem, was du hast.

Die Chance

Die Debatte um die Kosten der erneuerbaren Energie beschränkt sich auf die Berechnung der Produktionskosten. Jedoch verlieren die Ingenieure hierbei aus den Augen, dass wir für einen Markt produzieren, der sich durch Überproduktion und Auswahl durch den Kunden charakterisiert. Die Chance, ein so einfaches Produkt wie Kuchen mit einer nicht greifbaren Komponente (Wind) anzubieten, bildet hier das einmalige Verkaufsargument. Das einzige, was Wettbewerber als Antwort bieten können, ist, dasselbe zu tun. Dies ist vielleicht der beste Anreiz, um mehr Investoren für erneuerbare Energien zu gewinnen und liegt jenseits von staatlichen Subventionen, die notwendig waren, um den Prozess zum Laufen zu bringen, aber in Zukunft aufgrund klammer Staatskassen nur begrenzt zur Verfügung stehen.

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Der erfolgreiche Export von „Wind“ von der Insel Gotland durch die Produktion von Möhrenkuchen hat Arbeitsplätze geschaffen (einschließlich 26 bei der Bäckerei), den Karottenanbau auf einer abgelegenen Insel wettbewerbsfähig gemacht und gezeigt, dass Investitionen in erneuerbare Energien finanziell lohnender sind, wenn wir die gesamte Kette der Wertschöpfung analysieren und weiter gehen als nur bis zur einfachen Kostenpreiskalkulation. Dies ist die Logik hinter der Blue Economy.

Bilder: StockXCHNG
https://www.flickr.com/photos/etereal9/3091811234

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12. Windkraft ohne Turbinen

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Reduziert Investitionen in die Infrastruktur, spart Metall und liefert Elektrizität an bisher nicht angeschlossene Gemeinden

Der Markt

Der Weltmarkt für Turbinen und Zubehör wie Motoren und Generatoren wird für 2012 auf über 100 Milliarden US-Dollar geschätzt. Das stetige Wachstum in der Luftfahrt und der Energiegewinnung steigert die Nachfrage. Während 70 Prozent des Weltmarktes sich auf Nordamerika und Europa konzentrieren, weist China das höchste prozentuale Wachstum auf. Aufgrund der gestiegenen Nachfrage nach Windrädern beginnt China gerade, eigene Turbinen herzustellen. Dänemark ist das einzige Land mit einer Überschussproduktion an Windrädern und exportiert diese.

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Es gibt hier drei große Marktsegmente: Turbinen, die einzig zum Antrieb für Flugzeuge genutzt werden, Gasturbinen zur Energiegewinnung und Windturbinen. Die Nachfrage nach Windrädern wird im Jahr 2012 die nach Gasturbinen übertroffen haben. Moderne Windräder werden 2010 für 1,5 Millionen Dollar pro Megawatt gehandelt. Wenn die USA 20 Prozent ihrer nationalen Energieproduktion aus Wind gewännen, würde dies einen Marktumsatz von 250 Milliarden Dollar bedeuten.

Die Hersteller von Turbinen richten sich nach der spezifischen Nachfrage nach Windturbinen mit vertikaler (vertical axis wind turbines, VAWT) und horizontaler Achse (horizontal axis wind turbines, HAWT). Die Steigerung der Nachfrage ist sicher, jedoch sind grundsätzliche Innovationen vonnöten, um die Grenzen zu überwinden, die der Produktion durch den Bedarf an seltenen Metallen gesetzt sind. Eine Windturbine im Industriegebrauch benötigt eine Tonne Magnete, davon 35 auf der Basis von Neodym. Heutzutage liefert China 95% dieses seltenen Metalls. Zur Gewinnung von Neodym werden aggressive Säuren in brunnenähnliche Bohrlöcher gepumpt, die dort die Erze lösen. Danach wird der Schlamm in Becken gepumpt, ein Prozess, der hohe Risiken für Arbeiter und Umwelt birgt. Neue Vorkommen, Prozesse und neue Arten von Materialien sind dringend vonnöten, da der Windenergiesektor weiter wächst.

Die Innovation

Es gibt mehrere stark wachsende „grüne“ Industrien, die von seltenen Metallen abhängen. Toyota benötigt zwei bis vier Pfund Neodym und Dysprosium für seinen Hybridantrieb sowie Lanthan für die Batterie. Die chinesische Wirtschaftskraft bei seltenen Metallen illustriert das Beispiel des Batterieherstellers BYD, der schnell zum erfolgreichen Autohersteller aufstieg. Der Zugang zu eigenen Metallvorkommen war der ausschlaggebende Faktor, um auf den Markt zu kommen. In diesem Wechselspiel zwischen „grünem“ Industriesektor und Energiegewinnung im allgemeinen ist die Entdeckung von Shawn Frayne von fundamentaler Bedeutung. Er erfand eine Form der Energiegewinnung aus dem Flattern der Luftströme, die ohne seltene Metalle funktioniert. Prinzipiell kann dieser Generator ganz ohne Metall, sogar ohne Kupfer oder Stahl auskommen.

Shawn Frayne, ein Absolvent der Physik hat beobachtet, wie der Druck des Windes gespannte Bänder und Gurte zum Schwingen bringt. Er erforschte diese aerodynamische Kraft, die Brücken zu Stabilität, aber auch zum Einsturz bringt, wie das Beispiel der Tacoma Bridge in den 1940er-Jahren gezeigt hat. Während Ingenieure an Bauformen arbeiten, die diesen Naturgewalten widerstehen können, geht Shawn einen anderen Weg: er überlegt, wie man mit den Schwingungen gehen kan und entwarf ein System, mit dem die Kraft des Flatterns aufgefangen und ohne Turbine in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.

Der mehrfache Erfinders und Besitzers einer weiten Palette von Patenten im Bereich von Verpackungen und Wasseraufbereitung, die gerade dabei sind, kommerziell umgesetzt zu werden, lebt in Hong Kong. Nach einer kühlen Reaktion von amerikanischen Unternehmensfonds ließ sich Shawn in der chinesischen Stadt nieder, wo er mit seinem Team die Einzelheiten zur Stromgewinnung ohne Metalle oder rotierende Bewegungen ausarbeitete. Während die Wissenschaft weitgehend etabliert ist, kommt die Umsetzung in kommerzielle Anwendungen erst nach drei Jahren von Versuch und Irrtum in Gang.

Erster Umsatz

Die Abschaffung der seltenen Metalle in Windturbinen durch die Abschaffung der Turbine selbst ist die Innovation, die zum Durchbruch verhilft. Wenn auch die endgültige Marktdurchdringung noch ein Jahrzehnt dauern könnte, gibt es jetzt schon vielerlei Nischenmärkte, die für das Startup-Unternehmen Humdinger, das in Hong Kong zu Startkapital kam, klare Ziele darstellen. Das Miniatur-Windband ist möglicherweise die erste kommerzielle Anwendung. Dieses kleine Gerät kann Batterien in Sensoren ersetzen. Da ein schwacher Lufthauch von gerade einmal 6 Meilen pro Stunde ausreicht, um einen Sensor anzutreiben, kann ein Windband während seiner Lebensdauer 100 Batterien ersetzen sowie die Zeit, die man für ihren Austausch benötigt.

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Der Weltmarkt für Sensoren explodiert; von Feuermeldern, Wetterstationen bis hin zu Temperatur- und pH-Wert-Meßgeräten hängt die moderne Gesellschaft in großem Maße von der unabhängigen ferngesteuerten Messung von Dutzenden von Parametern ab. Die Chance, die batteriebetriebenen Geräte abzuschaffen zusammen mit der Aussicht auf Unabhängigkeit vom Stromnetz schafft neue Geschäftsmöglichkeiten und -modelle, die mit den Rohstoffen funktionieren, die vor Ort verfügbar sind – ein Kernprinzip der Blue Economy.

The Opportunity

Die Abschaffung von Turbinen, Magneten und in Zukunft sogar allen Metallen bei der Stromgewinnung aus Wind durch Flatterbewegungen öffnet ein weites Feld von Möglichkeiten der lokalen Stromerzeugung und -nutzung. Schon jetzt liegen die Kosten pro Kilowattstunde für aus Flattern gewonnenem Strom gleichauf mit allen traditionellen Quellen, daher gibt es eine Unmenge Geschäftsmöglichkeiten. Speziell für buddhistische Regionen könnte ein neues Energiekonzept geschaffen werden.

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Vielleicht ist Bhutan das erste Land, in dem diese Form der Energiegewinnung im großen Stil umgesetzt wird. Jedes Kind in dieser Himalayischen Nation wächst als Windforscher auf. Warum? Da Buddhisten bei ihren Gebeten Fahnen im Wind aufstellen, müssen sie wissen, ob und woher der Wind weht. Jeder Fahnenmast könnte mit einem Windband ausgerüstet werden, das zum Flattern gebracht wird, damit beim Beten Strom gewonnen wird. Das Band könnte auch mit Gebetssprüchen beschriftet werden. So könnte „heilige Energie“ gewonnen werden. Mehr Wind – mehr Strom – mehr Gebete.

Eine Million Fahnenmasten mit je 2,5 Watt pro Ende erbrächten zusammen 25 Megawatt Strom für Gemeinden in schlecht erreichbaren Gebirgen. Sogar in Städten mit bestehendem Stromnetz könnte es Mode werden, wenn die Bürger Strom mit Spiritualität und Nachhaltigkeit verbinden wollen.

Bilder: Shawn Frayne, Istockphoto, StockXCHNG

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11. Windkraft ohne (neue) Masten

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Reduziert Investitionen, spart Metall und nutzt bestehende Infrastrukturen

Der Markt

Die Gesamtheit an vorhandener Windenergie übersteigt den heutigen menschlichen Bedarf um ein Hundertfaches. Es überrascht nicht, dass weltweit durch Wind erzeugte Elektrizität weltweit in den Jahren von 2006 – 2010 um durchschnittlich 21 Prozent zugenommen hat. 2009 lag das Wachstum sogar bei über 30 Prozent. Gegenwärtig werden 2 Prozent des weltweit produzierten Stroms durch Windkraft erzeugt. Momentan expandiert die Weltkapazität an Windkraft so stark, dass sie sich alle 3 Jahre verdoppeln wird. Dank jährlich 11 Milliarden jährlicher Investitionen ist Windenergie von einer marginalen Position zu einem Hauptbestandteil des Strommixes geworden. China führt das Windkraftgeschäft an und hat seine Produktion an Windstrom in den letzten 4 Jahren jährlich verdoppelt.

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Abgesehen vom kapazitären Wachstum sind die einzelnen Windturbinen in den letzten 20 Jahren um ein Hundertfaches größer geworden, von 25 kW bis zu 2,5 MW. Heutzutage schaffen die größten sogar 7 MW. Der Zuwachs an Größe um das Hundertfache bewirkte eine Kostenreduktion um das Fünffache. Zudem rotieren die großen Turbinen langsamer und stellen daher eine weit geringere Gefahr für Vögel dar. Bei einer Drehgeschwindigkeit von 12 Runden pro Minute, d.h. einer vollen Runde alle 5 Sekunden sinkt die Todesrate von Vögeln auf fast Null. Da Wind an Küsten und Berghängen zunimmt, wird Windenergie immer öfter vor den Küsten gewonnen (derzeit 20%). Auf offener See ist die Windgeschwindigkeit höher und konstanter.

Wir sind gerade erst dabei zu lernen, wie Wind „geerntet“ werden kann, und größere Konstruktionen sind nicht die einzige Möglichkeit. Kreative Lösungen schließen die Energiegewinnung in Jetstreams mit Flugdrachen und die Piezoelektrik aus künstlichem Laub ein. Da Windenergie in Zukunft eine Kernkomponente der Energieressourcen und der Sektor von Neuerungen durchdrungen wird, steigen auch die Budgets für Forschung und Entwicklung sowie die Anzahl der Arbeitsplätze. Für 2012 wird erwartet, dass bereits über eine Million Menschen rund um den Wind ihren Lohn beziehen werden.

Die Innovation

Die Vorteile des Windes gegenüber fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Kohle stehen außer Debatte. Trotzdem gibt es noch Hindernisse. Für die Bauteile, Blätter und Turbinen werden seltene Erdmetalle benötigt. Wenn 30 Prozent der weltweiten Energie durch Wind gewonnen würden, wären diese seltenen Metalle bald sehr knapp. Da der Wind in größeren Höhen zunimmt, wird die Weitsicht zunehmend durch Masten verstellt. Die Kosten für die hohen Masten, an deren Spitzen die Mühlen rotieren, steigen bis auf eine Million Dollar. Vor diesem Hintergrund haben drei französische Architekten und Innovatoren, Nicola Delon, Raphaël Ménard und Julien Choppin, eine Lösung gefunden, die einem Prinzip der Blue Economy genau entspricht: Nachhaltigkeit ist die Fähigkeit, Grundbedürfnisse mit dem zu befriedigen, was bereits vorhanden ist.

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Es gibt Millionen von Masten auf der ganzen Welt. Die meisten von ihnen werden für die Übertragung von Handysignalen genutzt, viele von ihnen mit Diesel betrieben. Das älteste Netz von Masten hält Hochspannungskabel; sie wurden oft gegen den Willen der Anwohner gebaut, die befürchteten, dass in der Nähe der elektrischen Kabel das Krebs- bzw. insbesondere das Leukämierisiko steigt. Die Wissenschaft rund um die Gesundheitsrisiken hat sich bereits etabliert und viele Regierungen haben Vorsichtsmaßnahmen ergriffen, während gleichzeitig dem Architekturbüro Encore Heureux zusammen mit Elioth (die Abteilung Forschung und Entwicklung des französischen Energiekonzerns Iosis) der Durchbruch gelungen ist, indem sie Windräder auf bereits bestehenden Masten installieren.

Fast 160 000 Meilen Stromkabel werden kreuz und quer durch die USA geleitet – auf bereits existierenden Masten. Im Vereinigten Königreich stehen etwa 78 000 Masten und der indische Minister für Umwelt und Wälder schätzt, dass in seinem Land etwa eine Million Strommasten stehen. Zum Vorteil der Einsparung visueller Verschmutzung und Investitionen kommt hinzu, dass die Verkabelung lediglich ein paar Meter – und nicht für mindestens mehrere Kilometer – beträgt. Der Vorschlag ist so simpel und praktisch, dass es kaum denkbar ist, ihn nicht in großem Maßstab für die Energiegewinnung umzusetzen.

Erster Umsatz

Urban Green Energy, ein US-amerikanisches Startup-Unternehmen in New York, hat eine Partnerschaft mit dem französischen Telekommunikationsriesen Alcatel-Lucent geschlossen, um dieses Konzept an Mobilfunk-Übertragungsstationen umtzsetzen. So werden Dieselgeneratoren vor Ort überflüssig.

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Die Windgeneratoren von Alcatel-Lucent nutzen die Energie vor Ort, eine exzellente Möglichkeit für das Mobilfunknetz. Jedoch steht die überwiegende Zahl der Masten außerhalb von Ortschaften, wo es keine Abnehmer für den Strom gibt. Als Lösung schlägt das Trio „Wind-It“ vor, den überschüssigen Strom ins bestehende Netz einzuspeisen.

Die Chance

Die Ingenieure für Windenergie, Masten und Stromgewinnung gewöhnen sich gerade erst an die Idee und sind oft beschämt, dass sie nicht selbst darauf gekommen sind. Spezialisten für Windenergie haben nun mit Berechnungen begonnen und Studie des französischen Stromnetzes hat ergeben, dass, wenn alle bestehenden Masten mit Windrädern aufgerüstet würden, zusätzlich 15% des landesweiten Strombedarfs gedeckt werden könnten. Die gleiche Strommenge könnte mit dem Bau von sechs Kernreaktoren erzeugt werden, die jedoch mehr als zehn Jahre Bauzeit benötigen und das Fünffache an Kosten verursachen; wobei hier die Kosten für die Lagerung der Brennelemente noch nicht eingerechnet sind, ebensowenig die staatlichen Garantien für die Risiken, die alle Bürger im Falle eines GAU tragen.

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Die Nutzung bestehender Masten mit einer Serie kleiner Generatoren mit senkrechter Achse, die in die bestehenden Metallkonstruktionen passen, kann unterstützt werden mit windleitenden Systemen wie Segeln, die die Luftströme in die Generatoren führen. So können bestehende Masten nachgerüstet werden und ab jetzt jeder neue Mast gleich mit integriertem Windsystem konstruiert werden. Dies ist ein System, das leicht überall auf der Welt umgesetzt werden kann. Vielleicht ist das einzige, was fehlt, die Kooperation der Regierungen und der Stromerzeuger, die diese Technologie bestellen müssten, sowie die Unternehmer, die sie liefern und das Netz im Netz pflegen.

Bilder: Urban Green Energy, Encore Heureux, StockXCHNG

Wind-Powered Car ‚Could Cut China’s Smog‘

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A Chinese farmer has invented a wind-powered electric car that he says could save his country from the pollution caused by its rapidly growing car market.

An hour from Beijing, the dusty village of Banjiehe looks an unlikely place to produce scientific innovation.

Its rows of brick, utilitarian houses are surrounded by cornfields and fruit trees.

But in a small tractor workshop, 55-year-old farmer Tang Zhenping has invented the prototype of a car that he believes could revolutionise China’s auto industry.

Mr Tang’s model - built in just three months for around £1,000 - is electric.

Its engine uses scrap parts from a motorcycle and electric scooter, while its steering wheel, upholstery and headlights all come from a Chinese-made Xiali hatchback.

But what makes the one-seater special is the turbine on its nose.

When the car reaches 40mph, the blades spring into action and begin generating pollution-free power.

„It works just like a windmill,“ said Mr Tang, who claims the turbine gives his vehicle three times the battery life of other electric cars.

The model has a top speed of 70mph.

The farmer says he dreamed of building an electric car for three decades, but was unable to interest government officials or private investors.

He now hopes car manufacturers will take an interest in his prototype.

„I’m not doing this just for the money,“ he told Sky News. „I dream of seeing my car being driven on highways. I want to serve the people.“

In 2009, China overtook the US as the world’s biggest auto market.

An estimated 40,000 new cars take to the country’s roads every day, and some predict China could have a billion passenger vehicles by the middle of this century.

The environmental results are horribly predictable.

A 2010 Chinese government report said an increase in acid rain, haze and photochemical smog was caused by growth in vehicle emissions.

The government has promised to put five million electric and hybrid cars on the road by 2020, and is heavily subsidising the development of cleaner vehicles.

But sales so far have been disappointing. According to The Economist, only 8,000 were sold last year.

Experts say that Chinese electric cars do not perform well and are expensive to run.

Mr Tang thinks his speedy, wind-powered model could be a solution to both problems.

„I started building it because I was worried about the price of petrol,“ he said. „But this car could also protect the environment. When I go to the city now I notice that the air really stinks.“