Ein schnell laufender, zwei- bis vierblättriger Flugzeugpropeller beschleunigte den Schienen-Zeppelin auf Weltrekord-Tempo. (Bild: Bundesarchiv)
Wer die OptiBine erstmals auf Gleisen sieht, glaubt womöglich an eine Renaissance des Schienen-Zeppelins. Mit dem ehemals schnellsten Schienenfahrzeug der Welt hat dieses merkwürdige Objekt allerdings gar nichts zu tun. In Wirklichkeit handelt es sich um ein hochmodernes Projekt zur Erforschung der „optimierten langsam laufenden Windturbine“ an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt. Die OptiBine genannte Konstruktion läuft auch dank der Unterstützung von SKF.
Anno 1931, an einem ganz gewöhnlichen Sonntag im Juni, erreichte ein ganz und gar ungewöhnliches Gefährt eine Spitzengeschwindigkeit von 230 Kilometern pro Stunde – Weltrekord. Das Geschoss auf Schienen wurde von einem zwei- oder auch vierblättrigen Flugzeugpropeller angetrieben. Wegen des Propellers und des stromlinienförmigen Designs wurde der Triebwagen des Konstrukteurs Franz Kruckenberg bald „Schienen-Zeppelin“ genannt. Sein bahnbrechender Rekord hielt 24 Jahre lang.
Gemütlich durch die Gegend tuckern
Während der Schienen-Zeppelin also vor allem Tempo bolzen sollte, zielt die OptiBine der Hochschule für angewandte Wissenschaften aufs genaue Gegenteil ab: Ihr Windrad wird von einer Kleinlokomotive in aller Gemütsruhe über die landschaftlich reizvolle Strecke der Mainschleifenbahn geschoben. Die ist eigentlich dafür bekannt, dass dort ein Volkacher Verein an Sonn- und Feiertagen von Mai bis Oktober für touristenwirksame Eisenbahn-Nostalgie sorgt. Jenseits aller Romantik, aber mit voller Absicht, tuckert nun auch das Gespann der Hochschule so behäbig durch die fränkische Idylle. Denn die Forscher sind darauf aus, selbst aus dem lauesten Lüftchen ein Maximum an elektrischer Energie zu gewinnen. Und um das zu testen, reicht ein wenig Fahrtwind (von maximal 50 km/h) vollkommen aus.
Bis Herbst wollen die Forscher herausfinden, ob ein bestimmtes Rotorkonzept genügend Potenzial zur rentablen Nutzung der Windenergie per Klein-Windkraftanlagen bietet. Bild: FHWS Frosch
Erkenntnisse für ein Rotorkonzept gewinnen
Letztlich soll das Projekt dazu führen, die Effizienz kleiner Windkraftanlagen deutlich zu steigern. Und da ist SKF an zentraler Stelle beteiligt: „Wir haben für die OptiBine die Lagerung ausgelegt, berechnet und dem Projekt als Gesamtpaket zur Verfügung gestellt“, sagt Thomas Peuschel, Leiter der Technischen Beratung bei SKF in Schweinfurt. Der Grund für dieses Engagement resultiert eigentlich aus einem Mangel, wie Peuschel erklärt: „Für solch kleine Windkraftanlagen existiert derzeit einfach noch kein vernünftiges Rotorkonzept. Von den Erkenntnissen aus diesem Projekt erwarten wir uns diesbezüglich allerdings erhebliche Fortschritte. Schließlich könnte es ja sein, dass sich solche Anlagen eines Tages auch von Privathaushalten vernünftig und rentabel betreiben lassen.“
Bauform der Western-Windmühlen
Die aus großen Anlagen bekannten, dreiflügeligen Rotoren sind für den Einsatz in windarmen und bebauten Wohngegenden jedenfalls unzweckmäßig: Sie arbeiten mit sehr hohen Drehzahlen, erzeugen häufig Geräusche und laufen meist auch erst dann an, wenn die Windgeschwindigkeiten bereits vergleichsweise hoch sind. Als Alternative dazu bietet sich die Bauform der sogenannten Western-Windmühlen mit 30 und mehr Rotorblättern an. Diese arbeitet mit deutlich geringerer Drehzahl und niedrigen Windgeschwindigkeiten, ist derzeit allerdings auch noch weniger effizient. Um dem entgegenzuwirken, werden bei der OptiBine modernste Werkstoffe wie beispielsweise faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt. Außerdem haben die Forscher mit Hilfe von Computersimulationen die Aerodynamik und Festigkeit des Rotors optimiert. Für das gesamte System dient die Versuchsanordnung auf dem Eisenbahngestell gewissermaßen als „fahrender Windkanal“, der realitätsnahe Ergebnisse liefern soll.
Energie aus lauem Lüftchen gewinnen
„OptiBine passt sehr gut zu unserem Öko-Life-Cycle-Konzept ,SKF BeyondZero‘ und zu unserer Innovations-Initiative ,InnovationPlus@skf.de‘“, sagt Peuschel. Im Rahmen dieser Initiative hatte sich SKF schon vor einiger Zeit einmal mit Klein-Windkraftanlagen beschäftigt; doch geriet die Idee aufgrund des Mangels an Rotorkonzepten ins Stocken. So steht der angedachte Vorstoß im Hause SKF derzeit gezwungenermaßen „on hold“. Das könnte sich dank OptiBine ändern: „Wenn wir die Daten aus dem Versuch haben und diese passen, können wir auch unser eigenes Vorhaben weiter vorantreiben“, hofft Thomas Peuschel. Die Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt will ihr OptiBine-Projekt im Herbst dieses Jahres abschließen. Dann wird sich herausstellen, ob selbst in einem lauen Lüftchen genügend Energie für die rasante Weiterentwicklung einer zukunftsträchtigen Technologie steckt.
Der Schienen-Zeppelin in Berlin. Ein schnell laufender, zwei- bis vierblättriger Flugzeugpropeller beschleunigte den Schienen-Zeppelin 1931 auf Weltrekord-Tempo. Bild: Bundesarchiv