HYD4CE ist die Idee, aus Wind und Sonne – speziell aus Wind – dauerhaft Strom zu erzeugen.
Entstanden ist die Idee in den 1990er-Jahren. Damals wurden im Nachbarort die ersten Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von 500 Kilowatt aufgestellt. Nach einigen Jahren hatte ich Kontakt zu einem Betreiber. Er erklärte mir, dass diese 500 Kilowatt in der Praxis gar nicht erreicht würden. Im Jahresdurchschnitt läge die Leistung eher bei rund 130 Kilowatt, also ungefähr bei einem Drittel.
Damals galt Windkraft als die neue, CO₂-freie Energie der Zukunft. Ich dachte mir jedoch: Letztlich steht dort ein Dynamo auf einem Turm. Ohne Drehzahl gibt es keinen Strom. Bei Anwendungen wie Krankenhäusern oder Ampelanlagen wird das schnell zum Problem. Für mich war deshalb klar, dass diese Technik noch nicht ausgereift war.
Umso mehr wundert es mich, dass die Anlagen heute in vielfacher Größe gebaut werden, grundsätzlich aber noch immer mit derselben Technologie arbeiten.
Ich habe mir daher überlegt, wie man aus Wind, der unregelmäßig und mit unterschiedlicher Stärke weht, dauerhaft Strom erzeugen kann. Mein Ansatz war: Ich produziere nicht zuerst Strom, um ihn anschließend zu speichern. Stattdessen erzeuge ich den Strom genau dann, wenn er benötigt wird – und zwar in der Menge, die gebraucht wird oder im Speicher verfügbar ist.
Das lässt sich aus meiner Sicht nur mit einem Massenspeicher umsetzen. Dieser soll hydraulisch und damit möglichst verschleißfrei gelagert werden.
Die zentrale Herausforderung bestand darin, die geringe Drehzahl des Propellers aufzunehmen und damit den Massenspeicher immer schneller drehen zu lassen. Dafür braucht es natürlich keine kleine Masse von wenigen Kilogramm, sondern ein sehr schweres Gewicht.
Ich hatte dazu Kontakt mit der Saarschmiede. Dort sagte man mir, dass aktuell Bauteile mit einem Gewicht von bis zu 125 Tonnen gefertigt werden können. Größere Massen könnten gegebenenfalls aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden. Für mein Konzept waren diese 125 Tonnen zunächst gesetzt.
Diese Masse soll hydraulisch gelagert und angetrieben werden. Der Propeller einer Windkraftanlage erreicht nur eine relativ geringe Drehzahl. Diese Eingangsdrehzahl soll genutzt werden, um die Schwungmasse auf eine möglichst hohe Drehzahl zu bringen (ca. max. 5.000 U/min) und dadurch Energie zu speichern.
Die Übertragung erfolgt hydraulisch, genauer gesagt über Hydrostaten. Am Propeller befindet sich ein Hydrostat, der als Pumpe arbeitet. Er fördert je nach Windstärke eine variable Ölmenge.
Im Fundament befindet sich das Schwungrad. Auf dessen Eingangsseite arbeitet ein entsprechender Hydrostat als Motor. Durch die Veränderung des Schluckvolumens lässt sich die Drehzahl der Schwungmasse erhöhen.
Auf der Ausgangsseite wird ein Generator installiert. Bei einer Windkraftanlage mit 500 Kilowatt Nennleistung wäre aus meiner Sicht ein Generator mit etwa 150 Kilowatt sinnvoll, da die durchschnittlich verfügbare Leistung ohnehin deutlich niedriger liegt.
Auch dieser Generator wird über Hydrostaten angetrieben. Unabhängig davon, wie schnell sich die Schwungmasse gerade dreht, kann der Generator über die entsprechende Regelung konstant mit 1.250 Umdrehungen pro Minute betrieben werden.
Der wesentliche Vorteil meines Systems besteht darin, dass Speichern und Stromerzeugung gleichzeitig möglich sind.
Bei anderen Schwungradspeichern wird die Masse zunächst über einen Motor auf Drehzahl gebracht. Sobald die maximale Drehzahl erreicht ist, wird der Motor umgeschaltet und arbeitet anschließend als Generator. Man kann das System also entweder laden oder entladen.
Bei HYD4CE kann die Schwungmasse während der Stromerzeugung bereits wieder durch neu aufkommenden Wind beschleunigt werden. Während sie auf der Ausgangsseite den Generator antreibt und dabei Drehzahl verliert, kann auf der Eingangsseite gleichzeitig wieder Energie zugeführt werden.
Das ist der Grundgedanke von HYD4CE.
