Stadt, Land, Strom

Paradox: In Städten wird viel Strom verbraucht, doch nur wenig produziert. Gerade die Erneuerbaren bieten Chancen, Energie dort zu gewinnen, wo sie benötigt wird. Schon heute arbeiten Bürger und Tüftler daran, Sonne, Wind und Wasser als städtische Energiequellen zu nutzen. Und in Zukunft ist noch viel mehr drin.

von Ralph Diermann | Lesezeit 5 Minuten

Was gibt es nach einem langen Arbeitstag Schöneres, als zur Entspannung noch eine Runde zu kicken? Auch die Studenten der Pädagogischen Hochschule in der nigerianischen Hauptstadt Lagos lassen nach Feierabend gern das Leder rollen. Wenn es dunkel wird, tauchen Scheinwerfer den Bolzplatz der Uni in Flutlicht. Einen Teil der dafür nötigen Energie erzeugen die Fußballer selbst: Unter dem Kunstrasen des Kleinfelds sind hundert große Platten montiert, die ein winziges Stück nach unten gedrückt werden, sobald jemand einen Fuß daraufsetzt. Ein kleiner Generator nimmt die Bewegung auf und erzeugt daraus Strom. Zusammen mit einer Fotovoltaikanlage und einem Batteriespeicher ersetzen die Kacheln ein Dieselaggregat. Das schont die Hochschulkasse – und das Klima. 

Auch im Londoner Flughafen Heathrow und im Nobelkaufhaus Harrods, unter Bürgersteigen in Tokio und Toulouse und sogar auf den Tanzflächen von Clubs sind bereits solche Powerplatten verlegt worden. Groß ist deren Stromausbeute zwar nicht. 

 

Ihr wahrer Wert ist aber ohnehin ein anderer: Die Technologie demonstriert, dass Städte über ein riesiges Energiereservoir verfügen, das bislang kaum genutzt wird.

 

Strom für die Städte wird heute vor allem auf dem Land produziert – in Kraftwerken, Solar und Windparks fernab der Ballungsgebiete. Mit dem Einzug der Fotovoltaik in die Städte weicht die Trennung von Erzeugung und Verbrauch nun ein wenig auf. So zum Beispiel in Berlin: Dort erzeugten Wind und Sonne auf dem Stadtgebiet im Jahr 2020 zusammen rund 126 Gigawattstunden Strom. Auch wenn diese Ausbeute wachsen wird, lässt sich damit aber nicht der gesamte Bedarf der Stadt abdecken. Deshalb bezieht Berlin grünen Strom aus dem direkten Umland. Insgesamt ist das Potenzial der urbanen Räume aber bei Weitem nicht ausgeschöpft, meint Volker Quaschning von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Allein Solardächer könnten bis zu dreißig Prozent des gesamten deutschen Strombedarfs decken, hat der Wissenschaftler ausgerechnet. „Es ist schon allein deshalb sinnvoll, mehr Strom in den Städten selbst zu erzeugen, weil der Platz für große Solar- und Windparks in dicht besiedelten Ländern begrenzt ist“, ist Quaschning überzeugt.

Windstrom aus dem Riesenrad

Wissenschaft und Industrie wollen sich jedoch nicht allein auf die etablierten Ökotechnologien verlassen. Forscher und Tüftler suchen nach ganz neuen Wegen, regenerative Energiequellen zu nutzen – auf eine Weise, die den Bedingungen in den Städten angepasst ist. Denn schließlich sind die Anforderungen an Lärmschutz und Ästhetik hier besonders hoch. Eines der spektakulärsten Projekte bis 2025 im Hafen von Rotterdam entstehen: Ein niederländisches Firmenkonsortium will hier eine Windkraftanlage errichten, in der man sogar schlafen kann. Wie die Loopingschlaufen einer gigantischen Achterbahn sieht dieses 174 Meter hohe Ökokraftwerk namens „Windwheel“ aus, das so gar nichts mit einem althergebrachten Windrad gemein hat. Flügel sucht man hier vergeblich. Als Rahmen der Konstruktion dient ein langsam rotierendes Riesenrad. Darin eingehängt ist ein zweites Rad, in dem Wohnungen und ein Hotel untergebracht sind. Das eigentliche Kraftwerk befindet sich im Zentrum des inneren Kreises. Es besteht aus parallelen Röhren, in denen ein elektrisches Feld erzeugt wird. Wenn nun fein zerstäubtes Salzwasser dort eingeleitet wird, sorgt der Wind dafür, dass die positiv geladenen Teilchen in den Wassertröpfchen gegen ihre natürliche Bewegungsrichtung wandern. Dabei nehmen sie Energie auf, die sich als Strom nutzen lässt. 

Nobelkaufhaus Harrods bei Nach
Powerplatten wurden auch unter dem Nobelkaufhaus Harrods verlegt.

Klingt nach Science-Fiction? Der Eindruck ist nicht ganz falsch – die an der Technischen Universität Delft entwickelte Windtechnik ist bislang lediglich mit einem Minimodell erprobt worden. Egal, meint Projektleiter Lennart Graaff. „Wir starten jetzt mit den nötigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Das Windwheel soll dann spätestens 2025 in Betrieb gehen“, sagt der Niederländer. Dafür hat die Planungsgesellschaft prominente Unterstützung gewonnen: Siemens, der chinesische Technologiekonzern Huawei und eine Reihe weiterer namhafter Firmen werden bei dem Vorhaben mitarbeiten, erklärt Graaff. Die Bauherren des „Strata Tower“ – ein 43-stöckiger Wohnturm in London – setzen dagegen auf konventionelle Windtechnik: Sie haben drei Rotoren in die Spitze des 148 Meter hohen Gebäudes integriert. 

Bahrein World Trade Center
Beim World Trade Center im Golfstaat Bahrain liefern drei Windräder zwischen den Gebäuden Strom fürs Gebäude.

 

Beim World Trade Center im Golfstaat Bahrain sind die Windräder nicht Teil des Gebäudes, sondern an horizontalen Streben zwischen den beiden Scheiben montiert. Die drei Anlagen liefern zusammen fast fünfzehn Prozent des Stroms, der im Hochhaus verbraucht wird. 

Flexible Solarfolien

Zeitsprung ins Jahr 2030: Auf den Straßen sind Millionen Elektrofahrzeuge unterwegs, die ihren eigenen Solarstrom produzieren. Hausfassaden sind zugleich Kraftwerke. Und T-Shirts in der Lage, ein Smartphone aufzuladen. Möglich machen sollen das hauchdünne, flexible Solarfolien, die sich auf nahezu jede Oberfläche auftragen lassen. Forscher arbeiten bereits seit rund zehn Jahren intensiv an solchen Materialien. Die Solarzellen bestehen nicht wie üblich aus Silizium, sondern aus Kohlenstoffverbindungen, die auf Folien gedruckt oder gedampft werden. Das soll die Herstellung günstig machen. Erste Testanwendungen gibt es bereits – an Fassaden zum Beispiel, an denen sich keine starren Module anbringen lassen. Während klassische Solarpanels längst ein Massenprodukt sind, wird es noch einige Zeit dauern, bis diese sogenannte Organische Fotovoltaik ausgereift ist. „Der Wirkungsgrad muss steigen. Und auch bei der Lebensdauer gibt es noch eine Menge zu tun“, meint Energieexperte Quaschning. Aber es lohnt sich, denn das Potenzial ist riesig. Noch einen Schritt weiter geht ein Forscherteam der Universität Kassel: Die Wissenschaftler haben Solarzellen entwickelt, die man wie eine Farbe auf Betonflächen aufträgt. „Man kann sie überall dort einsetzen, wo Beton verbaut wird“, erklärt Projektleiter Thorsten Klooster. Jede Mauer wird damit zu einem kleinen Kraftwerk selbst wenn sie im Schatten liegt, da die Zellen nicht auf direkten Sonneneinfall angewiesen sind. Doch auch diese Technik ist noch nicht sehr langlebig. Lösen wollen Klooster und seine Kollegen das Problem, indem sie die robusteren Zellkomponenten in den Beton integrieren. Die empfindlicheren Schichten dagegen werden einfach wie ein Anstrich erneuert, sobald sie in ihrer Leistung nachlassen. „Das geht auch mit einer Sprühpistole auf der Leiter“, sagt der Wissenschaftler. Vor Beginn des nächsten Jahrzehnts wird der Solarbeton aber nicht auf den Markt kommen, schätzt Klooster.  

Wasser marsch!

Viele Städte wurden an Flüssen gegründet. Die Wasserläufe dienten jahrhundertelang als Transportweg, als Kloake – und als Energiequelle. Bis heute versorgen lokale Wasserkraftwerke Städte mit Strom. Neue Anlagen zu errichten ist wegen der dichten Bebauung und des Naturschutzes nur schwer möglich. Das Fürther Start-up Aquakin hat einen anderen Wasserstrom ins Visier genommen: Trinkwasserleitungen. Die Tüftler haben eine kleine Turbine für Rohre entwickelt, die Wasser aus kommunalen Hochbehältern in die Gebäude leiten. Derzeit laufen Gespräche mit Versorgern, die das Konzept testen wollen.  

Wind, Sonne, Wasser oder Powerplatten – die Energie ist da, die Städte müssen sie nur nutzen. In Zeiten, in denen auf der ganzen Welt immer größere Megacitys entstehen, kann es sich kein Bürgermeister mehr leisten, dieses Potenzial nicht auszuschöpfen. 

Hinweis der Redaktion: Dieser Artikel ist erstmals in der ersten Ausgabe des Green City Life Magazins (Erstveröffentlichung in Ausgabe 1/2016) erschienen. Die besten Beiträge haben wir hier in unseren Stories nochmals Online gestellt.  

Photocredit Engin (Pexels), IrinaKar (Pixabay), Mahmood Ali (Pixabay,  Stviod (Pixabay), Mehdi Faez (Pexels), blazejosh (Pixabay)