Windziegel machen das ganze Dach zum Kraftwerk

Während Photovoltaikanlagen den größten Beitrag zur Stromproduktion auf deutschen Dächern liefern, sind Kleinwindanlagen zur Windstromproduktion eher die Ausnahme. Das könnte sich mit der Erfindung von Prof. Dr. Kurt Spiegelmacher nun allerdings ändern. Er hat einen Ziegel erfunden, der Wind einlässt und an kleine Turbinen im Dach weiterleitet. Kostengünstig herstellbar und ohne weiteren Genehmigungsaufwand von jedem Dachdecker installierbar könnten diese Ziegel das ganze Dach zum Kraftwerk machen.

Ausgangspunkt für die Erfindung von Prof. Spiegelmacher vom Campus Zweibrücken der Fachhochschule Kaiserslautern war, Windenergie nicht nur durch große und möglichst hoch aufragende Windräder zu nutzen, sondern jedem Hausbesitzer eine Windenergieerzeugung auch in besiedelten, vorzugsweise windreichen Gebieten zu ermöglichen. Herausgekommen ist der Windziegel. Eine im Gegensatz zu Klein-Windenergieanlagen optisch unauffällige Lösung ohne die von Windkraftanlagen bekannten Genehmigungsprobleme. Der Windziegel sammelt anströmenden Wind großflächig ein und führt diesen einer Reihe kleiner und preisgünstiger, in die Dachkonstruktion integrierter "Wind-Turbinchen" zu. Auf der gegenüberliegenden Seite, der "Sog-Seite", wird die Luftströmung dann wieder abgeführt.

Die Besonderheit des Windziegels sind die kastenartigen Dach- oder Fassadenmodule, die zum Teil architektonisch attraktiv gestaltbare Lufteinlass- und -auslassöffnungen besitzen und als ganz "normale" Dachbedeckung oder Fassadenverschalung Strömungsräume oder -kanäle bilden. Diese Konstruktion ist von einem Dachdecker handwerklich installierbar und übernimmt gleichzeitig Aufgaben der Wärmedämmung. Zudem ist der Windziegel trotzdem weiterhin mit einer Solarthermieanlage und Photovoltaikanlage kombinierbar und auch bei bestehenden Gebäuden problemlos nachrüstbar. Trotz der vergleichsweise günstigen Herstellungskosten des Windziegels sollten grundsätzlich die Windverhältnisse am Gebäudestandort ermittelt werden, da die nutzbare Windenergie mit der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit hoch drei einhergeht. Sind die Windverhältnisse vergleichsweise schlecht, so wirkt sich dieser Standortnachteil überproportional auf die mögliche Stromproduktion aus.

Windziegel können natürlich am Besten in windreichen Gegenden eingesetzt werden, also in Küstenbereichen oder in Bergregionen. Dann kann der nutzbare Betrag der Windenergie bei 100 qm Dachfläche und 5 m/s mittlerer Windgeschwindigkeit schon bei rund 50 kWh/Tag elektrischer Energie und damit auf dem Niveau von Photovoltaik-Anlagen liegen. Strömungsmechanische Modellberechnungen des Instituts für Strömungsmechanik der Uni Erlangen und ein erstelltes Modellhaus im Maßstab 1:200 haben schon die Funktionsfähigkeit und Machbarkeit des Windziegels bestätigt. Prototypen des Windziegels hat Prof. Spiegelmacher bereits mit einem 3D-Drucker hergestellt.

Die Entwicklung der zum Patent angemeldeten Erfindung befindet sich derzeit im Detailkonstruktions- und Versuchsstadium mit Versuchen an Maßstabsmodellen. Laut Prof. Spiegelmacher müssten deshalb noch konstruktive und System-konstellative Arbeiten durchgeführt werden, am besten in Kooperation mit einem Dachsystem-Hersteller. In Großversuchen müssen dann die erzielbaren Wirkungsgrade und Besteinstellungen bestimmt werden. Trotzdem erfuhren Prof. Spiegelmacher und der Windziegel mit der Nominierung zu beim diesjährigen Galileo Wissenspreis, einer Sonderkategorie der GreenTec Awards 2013, einem der bedeutendsten Wissenschaftspreise Deutschlands, bereits eine große Würdigung.