Eine Vision wird Wirklichkeit.

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1 Eine Vision wird Wirklichkeit. WIE DIE WINDREICH AG DAS VERMÄCHTNIS DES WINDPIONIERS ULRICH HÜTTER IN DIE TAT UMSETZT ZUM 125. JUBILÄUM DER ERSTEN WINDSTROMERZEUGUNG 1887

2 IMPRESSUM AUTOR HEINER DÖRNER: Das Buch wurde nach der Vorlage Drei Welten ein Leben. Prof. Dr. Ulrich W. Hütter. Flugzeugkonstrukteur, Windkraftpionier, Professor an der Universität Stuttgart von Heiner Dörner komplett überarbeitet. Heiner Dörner wurde 1940 in Brünn geboren. Studium der Luftfahrttechnik an der Technischen Hochschule Stuttgart, heute Universität Stuttgart Diplomingenieur für Luftfahrttechnik bis 2004 wissenschaftlicher Mitarbeiter und Dozent am Institut für Flugzeugbau. HERAUSGEBER: Windreich AG, Wolfschlugen: Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Willi Balz, Dr. Walter Döring GESTALTUNG: bilekjaeger, Stuttgart HERSTELLUNG: Druckerei Mahl GmbH & Co. KG, Schwäbisch Hall FOTOS: Umschlag: Corbis Teil 1 und Nachwort: Alle Fotos aus dem Nachlass von Ulrich Hütter, betreut von Heiner Dörner Teil 2: Alle Fotos Windreich AG mit Ausnahme von: S. 113, 134, 163, 195: Fuhrländer AG S. 123, 124, 126, 141, 142, 146, 151, 155, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 192: AREVA Wind GmbH S. 155: Offshore-Stiftung/AREVA Wind/ Jan Oelker, 2009 S. 158: Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystematik (IWES) Teil 3: Alle Fotos Tobias Aichele, Dino Eisele mit Ausnahme von: S. 201: Fotolia.com/Tom-Hanisch 3 EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT

3 INHALT WAS MICH MIT ULRICH HÜTTER VERBINDET Gedanken von Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Willi Balz EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT... 6 TEIL 2 ULRICH HÜTTERS ERBE. WINDKRAFTNUTZUNG HEUTE Vorwort von Dipl.-Wirt.-Ing. (FH) Willi Balz EINE NEUE ÄRA DER ENERGIEERZEUGUNG Das beispiellose Wachstum der Windindustrie TEIL 1 ULRICH HÜTTER. EIN PIONIER IM PORTRAIT DAMIT SICH DER ROTOR DREHT Modernste Technik für Offshore-Windkraftanlagen INNOVATION IST TEAMARBEIT UNTER DEM BANNER DES WINDES Forschung und Vernetzung in der Windbranche Der Werdegang von Windpapst Ulrich Hütter VOM STAPELLAUF BIS ZUM STERNZIEHEN AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG Wie eine Offshore-Windkraftanlage gebaut wird 4 Hütters Prinzip der optimalen Auslegung 5 EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT DIE REVOLUTION DER ROTOREN Ulrich Hütter erneuert die Windkraftnutzung FAST SO GUT WIE DIE NATUR Ulrich Hütters Beitrag zur GFK-Forschung DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER Manuskripte und Skizzen aus Ulrich Hütters Hand DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER Kleine Anfänge und große Projekte TEIL 3 WINDSTROM UND E-MOBILITÄT MIT WINDENERGIE UNTERWEGS Sauberer Strom für E-Mobilität DER SIEGESZUG DER WINDENERGIE Nachwort von Dr. Walter Döring EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT

4 EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT - - stärkten Kunststoffen konsequent um. VORWORT VON DIPL.-WIRT.-ING. (FH) WILLI BALZ, GRÜNDER, ALLEINIGER AKTIONÄR UND VORSTANDSVORSITZENDER DER WINDREICH AG Dieser Teil basiert im Wesentlichen auf der Arbeit von Hütters ehemaligem Mitarbeiter Dipl.-Ing. Heiner Dörner, der auch immer wieder mit persönlichen Erinne- Meine Begeisterung für die Windenergie entdeckte ich vor etwa 6 EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT 30 Jahren als junger Segelflieger bauer Schempp-Hirth in Kirchheim unter Teck. Damals durfte ich am Bau der 50 Meter langen Rotorblätter für Versuchsanlage Growian mitwirken. Die unglaublichen Dimensionen der Anlage und die Hoffnung, mit segel- dass ich 1999 die erste Firma der Windreich-Gruppe gründete. - - Ausscheiden von Dr. Karl Schlecht allein weiter. Wir kooperieren mit dem Fraunhofer-Institut und anderen renommierten Forschungseinrichtungen. 7 EINE VISION WIRD WIRKLICHKEIT

5 TEIL 1 ULRICH HÜTTER. EIN PIONIER IM PORTRÄT

6 UNTER DEM BANNER DES WINDES verfolgte. WIE ALLES BEGANN. Die Konstruktionstätigkeit war Ulrich Hütter in die Wiege gelegt: Er kam am 18. Dezember 1910 als Sohn des Architekten Eduard Hütter in Pilsen im Königreich Böhmen zur Welt, das damals zur österreichisch-ungarischen Monarchie gehörte. Die Berufung des Vaters zum Leiter des Landesdenkmalamtes führte die Familie nach Salzburg, wo Ulrich mit drei Geschwistern aufwuchs. Den Abiturienten Ulrich Hütter zog es dann nach Wien, wo er sich an der Technischen DER WERDEGANG VON WINDPAPST ULRICH HÜTTER Hochschule für das Maschinenbaustudium einschrieb. KONSTRUKTEUR VON SEGELFLUGZEUGEN. Das Geld war knapp, doch Ulrich Hütter ließ sich davon nicht aufhalten: In seiner Freizeit konstruierte und baute er, gemeinsam mit seinen Brüdern Wolfgang und Heinrich, Flugzeuge gelang Es waren vier unzertrennliche Freunde, die 1930 in Salzburg die Matura, das österreichische Abitur ablegten. Vier junge Männer von einigen Talenten, begabt für Musik, Technik und Kunst, mit umfassender Bildung und vielversprechenden Perspektiven Serapionsbrüder nannten sie sich, nach dem Vorbild des Schrift- Ulrich und Wolfgang Hütter mit der H 17 ein bahnbrechendes baut wurde und nach 1945 eine Serie fast gleichartig ausge- der Hütter-Brüder erregten Aufsehen. stellers E. T. A. Hoffmann und seiner Freunde, und der Name war Programm: Hoffmanns serapiontisches Prinzip sollte das Unvereinbare vereinen, Harmonie erneut für Aufsehen in der Fachwelt. 10 zwischen Geist und Körper herstellen, Fantasie und Wirklichkeit versöhnen, Innen- 11 und Außenwelt verbinden. AUFBRUCH NACH DEUTSCHLAND. Nun wurde man auch in Deutschland UNTER DEM BANNER DES WINDES EIN VIELSEITIGES JUNGES TALENT. Einem der vier ist das mit Sicherheit gelungen: Ulrich Hütter. Ein Ideen sprühender Kopf sein ganzes Leben lang, machte er sich nach dem Zweiten Weltkrieg als Windpapst international einen Namen. Es ist sein Verdienst, die Windkraftnutzung vom Kopf auf die Füße gestellt und erstmals die Grundlagen für wirtschaftliche Windkraftanlagen geschaffen zu haben Ulrich Hütter war der wichtigste Windkraft-Pionier nach dem Zweiten Weltkrieg. Dass er gleichzeitig ein begeisternder Hochschullehrer war, ein begabter Zeichner und Dichter, dass er sich von der Natur für moderne Fasertechnologie inspirieren auf den begabten jungen Konstrukteur aufmerksam. Wolf Hirth, Chef der renommierten Schempp-Hirth Flugzeugbau GmbH in Göppingen und Gründer des Segel- Angebot: Er bat ihn, nach Stuttgart zu kommen, hier sein Hochschulstudium zu beenden und gleichzeitig bei Schempp-Hirth als Konstrukteur zu arbeiten. Schon als wer würde eine solche Möglichkeit in den Wind schlagen? Ulrich Hütter jeden- er sein Studium der Luftfahrttechnik mit sehr gutem Erfolg, und am 1. September 1938 wurde seine kleine Stelle bei Schempp-Hirth in eine Vollzeit-Tätigkeit als Flug- UNTER DEM BANNER DES WINDES ästhetischen wie leistungsstarken Flugzeugkonstruktionen auf sich aufmerksam zeugkonstrukteur umgewandelt. Doch sie sollte nicht von langer Dauer sein.

7 OULFK + WWHU JDQ] OLQNV PLW VHLQHQ Ä6HUDSLRQVEU GHUQ³ 1RUEHUW +RIPDQQ 2GR )HOJHO YRQ )DUQKRO] XQG +DQQHV 5LFKWHU E. T. A. HOFFMANN: DIE SERAPIONS-BRÜDER UNTER DEM BANNER DES WINDES UNTER DEM BANNER DES WINDES Stelle man sich auch an wie man wolle, QLFKW ZHJ]XOHXJQHQ QLFKW ZHJ]XEDQQHQ LVW GLH ELWWUH hehu]hxjxqj GD QLPPHU ± QLPPHU wiederkehrt, was einmal dagewesen. Eitles 0 KHQ VLFK HQWJHJHQ]XVWHPPHQ GHU XQEH]ZLQJOLFKHQ 0DFKW GHU =HLW GLH IRUW XQG IRUW VFKDIIW LQ HZLJHP =HUVW UHQ ³

8 DER RUF AN DIE INGENIEURSCHULE. Denn schon 1939 wurde Ulrich Hütter, schule Weimar berufen. Er hielt Vorlesungen in Flugzeugbau, Flugzeugstatik, Strömungslehre und Flugmechanik, aber auch in Höherer Mathematik, Kinematik und Maschinenlehre. Für den praktischen Studienbetrieb stand ihm ein gut eingerichtetes Strömungslabor mit zwei kleinen Windkanälen zur Verfügung. Geradezu ideal war auch die geringe Zahl an Studenten, die sehr engen Kontakt zwischen Dozent und Lernenden ermöglichte. Hütter gingen Hand in Hand. litt später als Hochschullehrer in Stuttgart sehr darunter, dass dieser freundschaftliche und persönliche Umgang wegen der großen Anzahl von Erstsemestern nicht mehr möglich war. 14 UNTER DEM BANNER DES WINDES DER DURCHBRUCH. In Weimar begann auch Hütters Laufbahn als Konstrukteur von Windkraftanlagen: Ab 1940 arbeitete er als technischer Berater und Entwicklungsingenieur der Ventimotor GmbH, einer im wesentlichen von den Wilhelm- Gustloff-Werken, Nationalsozialistische Industriestiftung, getragenen Forschungsgesellschaft. Er war für die Konstruktion, Bauausführung und Erprobung mehrerer Windenergieanlagen von 5 bis 50 Kilowatt Leistung und 5 bis 18 Metern Rotordurchmesser verantwortlich. Hier gelang ihm der Durchbruch mit dem ersten nach seiner eigenen Theorie aerodynamisch ausgelegten Modellrad. BAHNBRECHENDE ENTWICKLUNGSLEISTUNG. Die Bedeutung von Hütters Forschung für die moderne Windkraftnutzung ist kaum zu überschätzen. Er griff auf seine Kenntnisse und Erfahrungen aus dem Flugzeugbau zurück, nutzte die Testergebnisse von Ventimotor und erarbeitete aus all diesem Material als erster Ingenieur überhaupt tragfähige Kriterien, wie Windkraftanlagen ausgelegt werden Doktorarbeit Beitrag zur Schaffung von Hütters Erkenntnisse über Gestaltungsgrundlagen für die Windkraftwerke legte er den theoretischen Grundstein kommenden Jahre und für alle modernen freifahrenden Turbinen mit zwei oder drei Rotorblättern. Hütters Ulrich Hütter im Winter 1940/41 auf dem Testfeld der Ventimotor GmbH bei Weimar. 15 UNTER DEM BANNER DES WINDES

9 Blattelement-Impulstheorie, entwickelt aus der Luftfahrttechnik, ist heute noch gültig REISENDER IN SACHEN WINDKRAFT. und bildete nach dem Krieg eine wesentliche Grundlage für seinen Werdegang als Windpapst. Matthias Heymann nannte Hütters Erkenntnisse in seiner Geschichte der Hütter unermüdlich unterwegs, um seine Berechnungen, Konstruktionen und Modelle auf Kongressen, auf Tagungen und als Berater zu präsentieren. Denn mittlerweile machte er auch an der Universität Karriere: 1952 wurde sein Lehrauftrag für ARBEITEN FÜR DEN KRIEG. Doch auch der Flugzeugbau beschäftigte Hütter weiter. Wenig überraschend denn mittlerweile befand man sich im fünften Kriegsjahr wurde er 1943 von der keine aktuell umsetzbaren Ergebnisse liefernden Ventimotor abgezogen und zum Luftfahrtforschungszentrum Graf Zeppelin in Ruit bei Stuttgart abkommandiert, um kriegswichtige Arbeiten zu leisten. Dort befasste er sich als Leiter der Konstruktionsabteilung mit der Entwicklung von Sturz- und Landebremsschirmen für schnelle Flugzeuge, entwickelte Flügelaufsatzkörper, die als zusätzlicher Stauraum bzw. Bergungskapseln dienen sollten, und konstruierte den Abfangjäger HÜ 211, dessen Prototyp jedoch vor Fertigstellung zerstört wurde. Zudem erhielt er 1944 einen Lehrauftrag für Strömungslehre und Flugmechanik an der Technischen Hochschule (TH) in Stuttgart, den er bis zum Kriegsende innehatte. tierte er mit einer Arbeit über Fangstartverfahren mit durch Schirm gedämpften Fachbereiches Luft- und Raumfahrttechnik auf. DIE ENERGIEKRISE LÖST EIN UMDENKEN AUS. Es hätte vielleicht noch lange so weitergehen können, mit intensiver Forschungsarbeit, mit universitärem Leben und mit dem einen oder anderen Projekt für die Wirtschaft. Doch dann kam energiepolitisches Schlüsseljahr. Tanker umrundeten das Kap der Guten Hoffnung, um durch lange Fahrten den Ölpreis künstlich niedrig zu halten oder höher zu treiben. Und die Welt besann sich auf die Windenergie. NEUANFANG. Nach dem Krieg musste auch Ulrich Hütter wieder von vorne WINDKRAFT STATT ERDÖL. In einer globalen Energiekrise sind die wenigen lediglich als Mitläufer eingestuft, so dass er im Elternhaus seiner Frau in Kirchheim 1974 als erfahrenen Wissenschaftler in Sachen Windenergie zur Beratung nach 16 unter Teck ein Technisches Büro eröffnen und als freischaffender Ingenieur arbeiten Amerika. Im US-amerikanischen Repräsentantenhaus trat er als Berichterstatter 17 konnte. Für die Briten verfasste er im Auftrag des Ministry of Supply Berichte über eines Windenergie-Hearings auf und half wesentlich mit, das danach aufgestellte UNTER DEM BANNER DES WINDES die deutsche Luftfahrtforschung. Die erste Windkraftanlage, die Hütter nach dem Krieg konstruierte die WE 10 führte ihn zurück in die Wirtschaft: Als Angestellter der Allgaier Werke GmbH in Uhingen entwickelte Hütter Windenergieanlagen für semi-aride (zu deutsch: halbtrockene ) Die Konstruktion der Windkraftanlage WE 10 führte Hütter nach dem Krieg trocken sind, bei denen aber im Untergrund wieder in die Wirtschaft. oft ausreichend Wasser vorhanden ist. Endlich kam Hütters bahnbrechende Arbeit Menschen in aller Welt zugute: Kunden in Südafrika, Abessinien, Spanien, Italien und Frankreich meldeten Interesse an der WE 10 an, und Hütter betreute sie oft persönlich vor Ort. diesem ersten US-Windprogramm Hütters Ideen und seine persönliche Handschrift leicht herauszulesen. Auch Schweden lud Hütter zu Vorträgen und Beratungen ins Land. In Buenos Aires hielt er ein zweiwöchiges Seminar, in Genf beriet er die World Meteorological Organisation die Liste seiner Reisen war endlos. UNTER DEM BANNER DES WINDES

10 EIN LEBENSWERK WIRD GEWÜRDIGT. Bei einem so übergroßen Einsatz konnten Ehrungen nicht ausbleiben. Die Aeronautical Society of Sweden verlieh Hütter die Enoch-Thulin-Medaille in Bronze für seine außerordentlichen Leistungen auf dem Gebiet der Luftfahrtforschung. Den Höhepunkt der Anerkennung erreichte Ulrich Hütter 1977, als ihm der Aachener und Münchener Preis für Technik und angewandte Naturwissenschaften verliehen wurde. Dieser Preis würdigt, anders als etwa die Nobel-Preise für Physik oder Chemie, nicht nur die Einzelarbeit, sondern das ganze Lebenswerk eines Ingenieurs oder eines Vertreters der angewandten Naturwissenschaften. REICHE HINTERLASSENSCHAFT schließlich schied Professor Ulrich Hütter endgültig aus den Diensten des Landes. Er behielt ein Arbeitszimmer am Institut im 5. Stock mit Blick auf den später seltener ans Institut. Bald blieben seine Besuche ganz aus. Ulrich Hütter angewandte Naturwissenschaften. starb am 12. August 1991 in Kirchheim unter Teck. Ein Visionär der Windenergie hatte seinen Lebensweg vollendet. Auf seine Arbeiten konnten kommende Genera- Oben: Ulrich Hütter war auch ein tionen aufbauen, viele seiner Erkenntnisse sind heute noch gültig. international gefragter Berater in Sachen 18 Der Serapionsbruder war ans Ziel gelangt. 19 Hersteller kleiner Baumuster Beech UNTER DEM BANNER DES WINDES Aircraft Corporation in den USA. Dwight Hornberger. Links: Hütter bei einer Windenergietagung in Indien UNTER DEM BANNER DES WINDES

11 KLEINE FOTOGALERIE die liebe ich lachend wie sie UNTER DEM BANNER DES WINDES Ein Flugzeug zum Luftwandern: der Motorsegler Mose-Hi-20. Wie viele Studenten der Zwischenkriegszeit begeisterte sich Ulrich Hütter für die Lösungen für kombinierte Antriebe. Seine Ideen für einen Motorsegler konnte er bei der Firma Schempp-Hirth verwirklichen. Der Mose-Hi-20 erlebte - Im Vergleich zur grazil gestalteten Windanlage WE 10 draußen vor dem Fenster wirken die Anzeigeinstrumente in der Messhütte riesig. Dennoch ermöglichte Ulrich Hütters erste Windkraftanlage nach dem Zweiten Weltkrieg rund 200 Verbrauchern erstmals eine eigenständige Energieversorgung. Ulrich Hütter leistete einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) für andere Bauteile, die leicht und gleichzeitig haltbar sein mussten. Hier begutachtet er ein neues GFK-Rotorblatt für eine kleine Windkraftanlage. Das Fliegen blieb ein Leben lang Ulrich nahm er an einem internationalen Stern- 21 UNTER DEM BANNER DES WINDES

12 UNTER DEM BANNER DES WINDES...doch die mich im Wirren und Trüben um meiner selbst willen lieben, und ich vergesse sie nie. ULRICH HÜTTER UNTER DEM BANNER DES WINDES

13 AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG HÜTTERS PRINZIP DER OPTIMALEN AUSLEGUNG Auch große technische Neuerungen fangen manchmal als ganz persönliche Leidenschaften an. Ulrich Hütters revolutionäre Forschungen zur Windkraftnutzung sind und Luftfahrttechniker erarbeitete, ebenso wie die in dieser Arbeit geschulte Fähig- später die Grundlagen für optimal ausgelegte Windkraftanlagen entwickeln konnte. 25 TOLLKÜHNE MÄNNER IN FLIEGENDEN KISTEN. Nach dem Ersten Welt- und unternahmen damit waghalsige Flugversuche. Ihr erstes gemeinsames Projekt, die IMI, wurde aus Holz gebaut und hatte eine Spannweite von 6,25 Metern ein lebensgefährliches Fluggerät, mit dem nur Rutscher und kurze Flugsprünge möglich waren. Bei einem der größeren Luftsprünge wäre Heinrich beinahe ums Leben gekommen, wodurch sich die Brüder allerdings nicht abschrecken ließen. Ihr zweites Flugzeug blieb zwar eine Studie auf dem Papier, doch schon bald zeichnete sich am Horizont das nächste und, wie sich zeigte, äußerst erfolgreiche Projekt ab. AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

14 EIN INNOVATIVES ÜBUNGSFLUGZEUG. Hütter, damals noch Student, entwickelte mit seinem Bruder Wolfgang speziell für weite: die H 17. Perfekt an ihre Flugumgebung angepasst, begeisterte die H 17 ihre Piloten mit großer Wendigkeit und für die damalige Zeit herausragenden Flugleistungen. Einer dieser Piloten war der Schweizer Flugpionier Hermann Schreiber. Er lobte in einem Erfahrungsbericht die H 17 und ihre großartigen Eigenschaften in unterschiedlichen Flugmanövern: AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG - Verhungern starker Seitensteuerausschlag bewirkt rasches und geringerer Geschwindigkeit wirksam. SELBSTBAU SPART GELD. Noch überraschender war, dass die H 17 diese hervorragenden Werte erreichte, obwohl sie äußerst einfach und sparsam ausgelegt kosten selbst bauen. Ebenso sparsam, wie er konstruierte, fasste Ulrich Hütter in einem Aufsatz für die Zeitschrift Der Pilot die grundsätzlichen Überlegungen zur H 17 zusammen: - alle Achsen. Damit ist fast alles gesagt. AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

15 WIEDERAUFLAGE IN DEN 1950ERN. - - EIN LEBENSLANGES PRINZIP. Während seines gesamten Ingenieurlebens blieb Ulrich Hütter dem Grundsatz treu, seine Konstruktionen Ressourcen schonend zu gestalten sowie Material und Raum optimal auszunutzen. Schon mit der H 17 war es ihm gelungen, diesen Vorsatz optimal umzusetzen. H 17 TECHNISCHE BESCHREIBUNG 28 Spannweite: Länge: 9,7 m 4,63 m 29 AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG 9,2 m 2 Querruder: 0,5 m 2 Flügelstreckung: 1:10 Leergewicht: 65 kg Zuladung: 90 kg Flächenbelastung: 2 Sinkgeschwindigkeit: Gleitzahl: 17 Kosten: im Vereinsbau ca Schillinge bzw Reichsmark Materialkosten AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

16 EIN ERSTES LEISTUNGSSEGELFLUGZEUG. Schon bald nach der H 17 Monaten gebaut, Ulrich Hütter nannte sie manchmal auch im Scherz Torpedo. DIE H 28 EIN COCKPIT AUS PLEXIGLAS. Auffällig war an dieser Konstruktion vor Die Führerhaube war aus einem Stück geformt und sehr teuer. Millimeter stark, mit einem Preis von 400 Schillingen (rund 200 Reichsmark) allerdings sehr teuer. Weitere interessante Konstruktionsteile waren die Schnellverschlüsse, neuartige Flügeldiagonalbeschläge aus Buchsen in vergütetem Holz und ein Neigungsmesser. Neu waren auch die torsionssteifen, aber an den Gelenken biegeweichen Querruder die Ideen der Hütter-Brüder nahmen einfach kein Ende. HÜTTER OPTIMIERT KONSEQUENT. Atmungs- und Funkgeräte konnten in der Torsionsnase der H 28 untergebracht werden. Hier zeigte sich erneut, wie konsequent Hütter seine Konstruktionen optimierte: Noch der letzte leere Raum wurde genutzt und einem Zweck zugeführt. Sogar der Pilot wurde perfekt in das Flugzeug eingepasst: Er musste seine Schultern und Ellenbogen im Übergangsbereich von 30 Rumpf und Flügeln verstauen, so dass es beim Einsteigen wirkte, als würde er sich 31 das Flugzeug umschnallen. AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG GÖPPINGER PROJEKTE. Mittlerweile waren sowohl Ulrich als auch Wolfgang Hütter als Konstrukteure unverzichtbare Mitarbeiter der Schempp-Hirth Flugzeug- ausgearbeitet Gö stand für Göppingen, den Standort von Schempp-Hirth. Wolfgang Hütter hatte in seiner Diplomarbeit die Grundkonzeption und Konstruktion und an der Detailgestaltung. Ulrich Hütter war aber auch an der Entwicklung einer Ausstattung. Wolfgang und Ulrich Hütter steckte randvoll mit neuen Ideen. Für den AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

17 Ulrich Hütter erhielt DIE GÖ 4 Österreichischen Der Motorsegler Mose-Hi-20 Ulrich Hütters Handschrift. GÖ 4 TECHNISCHE BESCHREIBUNG Spannweite: 14,8 m 32 Länge: 7,26 m m 2 AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG Querruder: 3,06 m 2 Flügelstreckung: 11,53 Leergewicht: 200 kg Zuladung: 210 kg 2 Geschwindigkeit bei bestem Gleitwinkel: Sinkgeschwindigkeit: Gleitzahl: 1:19 Besondere Merkmale: AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

18 ABHEBEN MIT MUSKELKRAFT. eines eingebauten Motors oder es wird hochgeschleppt. Solche Abhängigkeit konnte die Zeitschrift Flugsport : menschliche Energie ein Start bis auf eine vernünftige Ausgangshöhe für einen PROPELLER ODER FLÜGEL? Viele Aspekte waren dabei zu berücksichtigen: Wie sollte die Muskelkraft vom Körper abgenommen und übertragen werden? Wie könnte man sie speichern? Sollte man damit einen Propeller betreiben oder besser schwingende Flächen? AUF DEM ERGOMETER. Vor allem aber war die Konstruktion eines geeigneten konstruierte er ein Ergometer, auf dem er selbst, sein Bruder Heinrich und ein Freund ihre Kräfte erprobten. Alle schafften zwischen 0,9 und etwas über einem PS oder an 34 die 800 Watt, jedoch nur einige wenige Sekunden lang. Zwei bis drei Minuten traten 35 sie die erstaunliche Leistung von 300 Watt. Bei 180 Watt konnte an dem Gerät von AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG der Abgabe einer im Flug möglichen Dauerleistung gesprochen werden. Bei einem Fluggerät mit 17 Metern Spannweite und etwa 90 Kilogramm Leergewicht, mit den in dieser Zeit verfügbaren Materialien und der möglichen Aerodynamik wäre allerdings eine Muskelleistung von etwa 400 Watt nötig gewesen, um das Flugzeug in der Luft zu halten. Es war erwiesen der Traum vom Fliegen aus eigener Kraft musste vorerst begraben werden. IDEEN ZUM LUFTWANDERN. Ein Steckenpferd von Hütters damaligem die beiden ab 1937 an einem Motorsegler zum Luftwandern, dem Mose-Hi-20. Im Sommer 1939 wurde zunächst ein Versuchsträger-Gestell fertiggestellt, in dem der AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

19 Hütter vertrat stets die Ansicht, ein Schritt ins Neuland könne nie JUR JHQXJ VHLQ P VVH QXU YRQ XQElQGLJHU 3KDQWDVLH XQG EHVWHP Können getragen werden. DIPL.-ING. HEINER DÖRNER, ASSISTENT UND BIOGRAF VON DR. ULRICH HÜTTER A M A N FA N G S TA N D D E R S E G E L F L U G A M A N FA N G S TA N D D E R S E G E L F L U G Die H 28 III mit der Kennung OE-Kinsky.

20 eigens entwickelte Spezialmotor erprobt werden sollte ein 20-PS-Krautter-Motor Vierzylinder-Zweitakter. Viele weitere Details des Motorseglers zeigten eindeutig die Handschrift Ulrich Hütters. Bei Kriegsausbruch wurden alle Arbeiten am Prototypen - danach endgültig beendet wurden. VERSUCHE MIT SCHALENBAUWEISE. Nach dem Zweiten Weltkrieg war - die H 30. Schnell zeigte sich allerdings, dass das Material zu diesem Zeitpunkt noch zu schwer für die gewünschten Flugeigenschaften war. DIE REVOLUTION: GLASFASERVERSTÄRKTER KUNSTSTOFF. Es sollte Eugen Hänle in vielen verschiedenen Projekten Erfahrungen mit glasfaserverstärktem 38 Erst glasfaserverstärkter Kunststoff machte die moderne Schalenbauweise möglich. Kunststoff (GFK) gesammelt hatten, um die Schalenbauweise erfolgreich wiederzubeleben. Hütter und Hänle setzten dafür auf eine Balsaholz-GFK- Sandwichbauweise, dank der die H 30 GFK zum ersten Mal abheben konnte. Sie wurde später zur überaus erfolgreichen H-101 AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG VIELSEITIGES MATERIAL. Die GFK-Technologie sollte jedoch nicht nur im struktiven Aufgaben. Vor allem aber ermöglichte sie Windkraftanlagen, von deren aerodynamischen, dynamischen und statischen Eigenschaften frühere Generationen nicht einmal hatten träumen können. Die Flügel der neuen H 30, gefertigt in GFK-Sandwichbauweise. AM ANFANG STAND DER SEGELFLUG

21 DIE REVOLUTION DER ROTOREN Die nach Hütters Blattelement-Impulstheorie aus- ULRICH HÜTTER ERNEUERT DIE WINDKRAFTNUTZUNG 40 DIE REVOLUTION DER ROTOREN Es waren Entwürfe für gigantische Türme, die der prominente Ingenieur Hermann Honnef 1932 bei einem Vortrag an der Technischen Hochschule Charlottenburg an die Wand projizierte. Sie zeigten 430 Meter hohe Windkraftwerke mit drei oder den in diesen hohen Luftschichten üblichen starken Winden angetrieben. Schon 60 solcher Anlagen, behauptete Honnef, könnten ganz Deutschland mit Strom versorgen. Die deutschen Kohlelager seien in absehbarer Zeit erschöpft, aber wenn seine Vorstellungen zur Windkraftnutzung umgesetzt würden, könnte Deutschland eine völlig autarke Energieversorgung ohne Importe aus dem Ausland auf die Beine stellen. UTOPISCHE KONZEPTE. Mit solchen und ähnlichen phantastischen Plänen matischen Persönlichkeit gelang es ihm sogar, seriöse Fachleute dafür zu begeistern ohne Erfolg, für die Errichtung von Honnefschen Höhenkraftwerken einsetzten. Erst vor diesem Hintergrund wird verständlich, wie tiefgreifend der Wandel war, den Ulrich Hütters Forschung während seiner Weimarer Zeit in der Windkraftnutzung auslöste.

22 EIN NEULING WIRD VERSUCHSFELDLEITER. Hütter hatte erst vor einem melt, als er im Oktober 1939 zum Dozenten für luftfahrttechnische Fächer an die Ingenieurschule Weimar berufen wurde. Dort hielt er Vorlesungen in Aerodynamik, Flugzeugstatik und Luftfahrzeugbau und forschte Ulrich Hütter galt schon im institutseigenen Labor mit Windkanal. Trotz in jungen Jahren als hervorragender Konstrukteur. hervorragender Konstrukteur zu sein, und so kam Hütter in Weimar bald zu einer zweiten Anstellung: Obwohl er sich bis dahin noch nie mit Windkraftnutzung befasst hatte, wurde er 1940 Leiter des Versuchsfeldes der Ventimotor GmbH in Weimar. 42 AKTUELLER ENTWICKLUNGSSTAND. nehmen Ventimotor hatte den Auftrag, den vorgefundenen Entwicklungsstand der Windkraftausnutzung genau zu prüfen und auf den Ergebnissen dieser Prüfung aufbauend Windkraftanlagen zu entwerfen und zu errichten, die bei technisch einwandfreier, wirtschaftlicher und formschöner Ausführung eine höchste Ausnutzung der anströmenden Windenergie gewährleisteten. Ventimotor kaufte also unter Hütters Führung die wichtigsten auf dem Markt verfügbaren Windkraftanlagen, stellte sie auf dem Testfeld in Weimar auf und analysierte sie gründlich. Mit großem Eifer widmete sich Hütter auch der Aufgabe, eigene Konstruktionen zu entwickeln. Man trägt Fliege: Hütter als Vortragender an der Ingenieurschule in Weimar. 43 DIE REVOLUTION DER ROTOREN UNTERSCHIEDLICH GROSSE TESTANLAGEN. Zunächst fanden Grundsatzuntersuchungen an Vielblattrotoren statt. Hütter und sein Team analysierten beispiels- Köster mit jeweils 7,5 Metern Durchmesser. Ventimotor untersuchte systematisch Ein ebenfalls mit zwei Flügeln ausgestattetes vorhandene Windkraftanlagen. Aggregat des 1941 verstorbenen Konstrukteurs Kurt Bilau wurde gründlich erforscht. Außerdem erprobte man unterschiedliche Generatortypen und neu entwickelte Schaltungen. DIE REVOLUTION DER ROTOREN

23 Lernen kann man stets nur von jenem, der seine Sache liebt. MAX BROD, SCHRIFTSTELLER, im Kreise seiner Laborgruppe an der Ingenieurschule Weimar. DIE REVOLUTION DER ROTOREN DIE REVOLUTION DER ROTOREN 8OULFK + WWHU LP GXQNOHQ $Q]XJ

24 ZWEI, DREI ODER VIER ROTORBLÄTTER. Hütter selbst entwickelte eine Testanlage, die mit einer unterschiedlichen Anzahl von Rotorblättern ausgestattet werden konnte. Der 5,7 Meter große Rotor an der Spitze der 18 Meter hohen Nabe nutzte zwei, drei oder vier Flügel und war als schnelllaufender Propeller ausgelegt, das heißt, die Rotorblattspitzen drehten sich mit einem Vielfachen der Windgeschwindigkeit. Modelle dieser Anlagen wurden im Windkanal getestet. Dabei zeigte MONTAGE AUF DEM DACH. Metern Rotordurchmesser wurde aus Metall errichtet. Sie erreichte ihre Nennleistung von zehn Kilowatt bei einer Windgeschwindigkeit von acht Metern pro Sekunde. Eine 600 Watt starke Anlage war mit zwei Metern Durchmesser und einem zwei Meter hohen Turmstutzen für die Montage auf Hausdächern gedacht. Sie konnte in Verbindung mit einer Batterie von 16 Zellen sechs Glühbirnen Eine 600-Watt-Anlage konnte sechs Glühbirnen versorgen. zu je sechs Watt versorgen. Diese und einige Anlagen mehr ermöglichten Hütter und seiner Mannschaft so umfassende und systematische Untersuchungen wie nie zuvor. DIE PROPELLERVERSTELLUNG. Schon bald entstanden daraus die ersten 46 Innovationen. Eine wichtige Entwicklung Hütters, die auch in ein Patent mündete, 47 war die Propellerverstellung. Darunter verstand man einen Mechanismus, um ein- DIE REVOLUTION DER ROTOREN zelne Rotorblätter nach Bedarf zu drehen, dadurch die Betriebssicherheit und Leistungsfähigkeit insbesondere großer Windkraftanlagen zu steigern und so den Einsatz von Synchrongeneratoren zu ermöglichen. Für diese Entwicklung wurde eine 50-kW- Anlage aus dänischer Produktion mit einem 30 Meter hohen Turm und 18 Metern Rotordurchmesser beschafft und in Betrieb genommen. GESTALTUNGSGRUNDLAGEN FÜR WINDKRAFTWERKE. Neben solchen vor allem Hütters 1942 während seiner Zeit bei Ventimotor verfasste Dissertation Beitrag zur Schaffung von Gestaltungsgrundlagen für die Windkraftwerke ent- DIE REVOLUTION DER ROTOREN

25 scheidend für die Weiterentwicklung der Windkraftnutzung. Der Technikhistoriker Matthias Heymann nannte die Arbeit das inhaltlich bedeutendste Werk zur Wind- verschiedener Länge, Türme verschiedener Höhe und Generatoren verschiedener Größe erhob. zuvor : UNGEKLÄRTE FRAGEN. Schon bei der Auslegung des Turmes stellten sich gungsproblem von Windkraftanlagen und legte Lösungen vor, die für IDEALE ABMESSUNGEN. zeugen versuchte Hütter auch in seiner Doktorarbeit über das horizontale Windkraftwerk, jene Abmessungen und Formen zu bestimmen und in möglichst allgemeiner Form festzulegen, die dessen höchste Wirtschaftlichkeit ergeben. Schon in der Einleitung erläuterte er, was dabei alles zu berücksichtigen war: viele Fragen: Die Turmkosten sind direkt proportional dem Gewicht des Turmes, fand Hütter heraus, gleichzeitig macht der Turm etwa 15 Prozent der Gesamtkosten einer Anlage aus. Lohnte es sich überhaupt, hohe Türme zu bauen, um bessere Luftströmungen auszunutzen? Auch die Zahl der Rotorblätter stand keineswegs fest, kostengünstigste Kilowattstunde Strom? und eben so wenig war geklärt, bei welcher Windgeschwindigkeit eine Anlage ausgeschaltet werden sollte: Hohe Windstärken standhalten sollte, desto steifer und stärker sprich: teurer musste sie gebaut werden. Wo lag der Grenzwert, an dem es unrentabel wurde? 48 DIE REVOLUTION DER ROTOREN Ob Windenergien ein Faktor in der Energie-Versorgung der Welt werden können, ist erstens eine Frage nach den vorhandenen und ver- nen Energie ist aus dem Wärmehaushalt der Atmosphäre gegeben, die - gesamten Energieausbeute. ERNTEFAKTOR. Hütter hatte also schon damals den gesamten Produktionsund Lebenszyklus einer Windkraftanlage im Blick. Bis heute ist das Verhältnis von Aufwand zu Energieausbeute ein zentraler Faktor bei der Auslegung von Windkraftanlagen. Heute spricht man dabei allerdings vom Erntefaktor oder Energy-Pay- Back-Factor. Hütter versuchte also, die Maße für eine Anlage mit den geringsten ÜBERLEGUNGEN ZUR WIRTSCHAFTLICHKEIT. Um die Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Anlagentypen zu vergleichen, stellte Hütter die Kosten für eine Anlage mit 40 und eine mit 70 Metern Durchmesser gegenüber. Er untersuchte dazugehörige Türme mit bis zu 100 Metern, berücksichtigte die Zunahme der Windgeschwindigkeit mit jedem zusätzlichen Meter Höhe und errechnete die daraus resul- und welche Konsequenzen sich aus den verschieden hohen, zunächst frei wählbaren, Windgeschwindigkeiten ergaben, bei denen die Anlagen zur Sturmsicherung abgeschaltet werden mussten. Er kam zu der heute noch gültigen Aussage, DIE REVOLUTION DER ROTOREN

26 GLEICHMÄSSIGE STROMLIEFERUNG. Heute gibt es auch für eine größere Anzahl von Anlagen einen Begriff man spricht von Windparks. Die Vorteile dieser Windparks erkannte Hütter schon 1943 genau. Ihm ging es vor allem um die Zuverlässigkeit der Stromversorgung: mehrere Anlagen in einer gewissen Entfernung voneinander im Gelände, so ist die - - STETIG WACHSENDE LEISTUNG. Hütter machte sich auch schon Gedanken über Errichtung und Inbetriebnahme der Windkraftanlagen. Sogar die Möglichkeit zur Serienfertigung fand in seinen Überlegungen ihren Platz: 50 Bei der Errichtung einer Energieversorgung durch Windkraftwerke 51 DIE REVOLUTION DER ROTOREN Aufstellung der ersten Anlage an die Stromversorgung beginnen können. - die Fabrikation vorteilhafter. Ausgesprochen unwirtschaftlich sind Anlagen mit sehr kleinen Rädern. mit den wichtigsten Untersystemen aus Hütters Dissertation. DIE REVOLUTION DER ROTOREN

27 ZEITLOSE SCHÖNHEIT. Fast hellseherisch wies Hütter noch auf einen Punkt hin, der Natur- und Umweltschützer bis heute stark beschäftigt und eine stärkere Nutzung der Windenergie enorm behindert die Ästhetik: ren Werten unseres Lebensraumes gleichgültigen Versuches, eine spätere Generation belasten. 52 TRAGFLÜGEL ZU WINDRÄDERN. Die größte Herausforderung jedoch, die Hütter für seine Theorie zu lösen hatte, war die Bestimmung der optimalen Gestalt der Windkraftanlage selbst. Sie sollte bei möglichst geringen Investitionskosten möglichst große Energieausbeuten liefern. Hier gelang Hütter der entscheidende Kniff: Er wandte für diesen aerodynamisch-theoretischen Teil seiner Dissertation als erster tation war wissenschaftlich völlig sauber durchgeführt: Zur Auslegung des Rotors beschrieb er, wie physikalisch-mathematisch üblich, erst das Verhalten eines kleinen Radelementes. Auch bei der Charakteristik des ganzen Rotors wurden speziell die aerodynamischen Zusammenhänge aufgezeigt. 53 DIE REVOLUTION DER ROTOREN EIN INNOVATIVER INGENIEUR. Danach wurde der ganze Rotor gründlich durchgearbeitet inklusive Grundumriss, stetiger Wirbelablösung, günstigster Blatt- umfangreichen Messungen aus dem Windkanal zusammen. Die Aufstellung der Geschwindigkeitsdreiecke für die verschiedenen Rotor-Durchströmungsebenen, Hütters Diagramme über Schnelllaufzahl und Strömungsabminderungsfaktor oder wie er die Zusammenhänge zwischen Gleitzahl, Auftriebsbeiwert, Reynoldszahl, Leistungsbeiwert und Rotor-Blattzahl erläuterte all dies zeigte, dass hier ein überaus innovativer Ingenieur am Werk war. DIE REVOLUTION DER ROTOREN

28 DREI ROTORBLÄTTER MIT ZWIEBELUMRISS. Durch die Anwendung der EINFACHE AUSLEGUNG. Der Durchbruch war geschafft. Das Ergebnis von Flugzeug-Aerodynamik gelangte Hütter zu einer optimalen Form des Rotorblattes, Hütters Dissertation war nicht nur technisch herausragend, sondern vor allem über- die als Zwiebelkurve oder Zwiebelumriss bekannt wurde. Seine Berechnungen - legungsfahrplan Hütter nannte ihn selbst oft Kochrezept zuverlässig für die erzielen. Außerdem berechnete er, dass die Schnelllaufzahl idealerweise zwischen - schenden Windverhältnisse, die Bauweise der Rotorblätter, Turmhöhe und Turmart facher Windgeschwindigkeit bewegen sollten. Diese rein rechnerisch hergeleitete und das Getriebe immer in die Berechnungen ein. Schnelllaufzahl wurde auch im wirtschaftlichen Teil seiner Arbeit bestätigt. KEINE SERIENFERTIGUNG. Ulrich Hütter hatte bei der Ventimotor GmbH VERBINDUNG VON FLÜGEL UND NABE. Erstmals behandelte Hütter in seiner Dissertation auch ein Problem, das heute noch so brisant wie damals ist: Es Windturbinen wurde. Ähnlich wie bei Hermann Honnefs phantastischen Projekten - stand auch hinter der Tätigkeit der Ventimotor der Wunsch nach autarker Energie- ren Worten, um die beste Bauweise eines Flügels im Nabenbereich. Hütter schilderte versorgung. Sie zielte im Unterschied zu Honnef aber vorrangig auf die dezentrale die Problemstellung so: Geschichte der Windenergienutzung erläuterte Matthias Heymann, warum die an- - gestrebte Serienfertigung von Windkraftanlagen nicht realisiert wurde: 54 DIE REVOLUTION DER ROTOREN - DICKERES PROFIL OHNE LEISTUNGSEINBUSSEN. Hütter fand heraus, dass wirkte und daher die bessere, stabilere Lösung darstellte. Daraus ergab sich ein für Windkraftanlagen von Hütter typischer Flaschenhals im Nabenanschlussbereich der Rotorblätter. Seit 1943 musste die Ventimotor ihre Aktivitäten stark einschränken. Ihr leitender ABSCHIED VON DER WINDKRAFT. Ulrich Hütter wandte sich also nach 1943 von der Windkraft ab und arbeitete in der Luftfahrtforschungsanstalt Graf Zeppelin wieder als Luftfahrtingenieur. Bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges war Ulrich Hütter mit dieser Aufgabe befasst. Erst nach dem Krieg konnte er sich wieder mit den Windkraftwerken beschäftigen und endlich auch eine relevante Anzahl von Anlagen in Einsatz bringen. 55 DIE REVOLUTION DER ROTOREN

29 Indices Integrationen Festlegungen 56 Formeln 57 DIE REVOLUTION DER ROTOREN DIE REVOLUTION DER ROTOREN

30 ERINNERUNGEN VON DIPL.-ING. HEINER DÖRNER ÜBER DAS WESEN DER AUTORITÄT Einige Fotos aus Hütters Zeit an der Weimarer Ingenieurschule überraschen den heutigen Betrachter: 0DQ QGHW $XIQDKPHQ DXV GHP + UVDDO DXI GHQHQ 6WXGHQWHQ %LHUÀDVFKHQ DQVHW]HQ )RWRV DXV REVNXUHQ Räumen mit Studenten, die kerzenbeschienene Bierkrüge stemmen, oder Bilder von Studenten mit Sektkübeln auf den Köpfen. Wo bleibt da die Autorität?, 58 wird sich so mancher fragen. Vielleicht ist das aber DIE REVOLUTION DER ROTOREN auch das Geheimnis eines guten Hochschullehrers: Wer persönliches Interesse nicht nur vorgibt, sondern auch zeigt, wer Vertrauen und Vertrautheit herstellt, kann auch Leistung fordern und sogar schwierigste Themen mit seinen Studenten erfolgreich durcharbeiten.

31 FAST SO GUT WIE DIE NATUR ULRICH HÜTTERS BEITRAG ZUR GFK-FORSCHUNG,QJHQLHXUH QGHQ ZLH DOOH NUHDWLYHQ 0HQVFKHQ LQ YLHOHUOHL 'LQJHQ,QVSLUDWLRQ ) U Ulrich Hütter war besonders die Natur eine nie versiegende Quelle an Anregungen. Ihn faszinierte zum Beispiel, wie leicht, stabil und gleichzeitig tragfähig ein GetreideKDOP LVW 1RFK QLH KDEHQ 0HQVFKHQ HLQ %DXZHUN HUULFKWHW GDV EHU HLQ VROFK H[ WUHPHV 9HUKlOWQLV YRQ *UXQGÀlFKH ]X + KH YHUI JW EHL VR JHULQJHP *HZLFKW VR schwere Lasten tragen kann und dabei auch noch so beweglich ist. Es musste Hütter UHL]HQ GLHVH (LJHQVFKDIWHQ QDFK]XDKPHQ -D PHKU QRFK ± VHLQ JDQ]HV,QJHQLHXUOHEHQ 61 wurde davon geprägt, wie er manchmal erzählte: LVW GHU /HLFKWEDX ± HLQH ZDKUH.XQVW ³ KOMPONIERTE WERKSTOFFE. Mit herkömmlichen Baustoffen gelangte der Leichtbau allerdings schnell an seine Grenzen. Doch es gab eine Alternative: Schon 1935 hatte AEG in Berlin ein Patent für einen neuartigen Werkstoff angemeldet. Er EHVWDQG DXV IHLQVWHQ )DVHUVWUlQJHQ GLH LQ HLQH VR JHQDQQWH 0DWUL[ RGHU 7UlJHUPDVVH eingebettet wurden. Ein solcher technisch komponierter Faserverbundstoff auf Fasern aus dem Verbundwerkstoff umschlingen die Schrauben: 8OULFK + WWHUV 6FKODXIHQÀDQVFK englisch nennt man diese Stoffe composite war leicht, aber gleichzeitig von hoher FA S T S O G U T W I E D I E N AT U R Ä'LH.ODPPHU GLH DOOH $VSHNWH PHLQHV %HUXIVOHEHQV ]XVDPPHQKlOW

32 - SCHLINGEN STATT BOHREN. Natürlich konnte man beide Teile einfach keit im Bereich glasfaserverstärkter Kunststoffe (GFK) rasch zu, und Ulrich Hütter war einer von vielen Forschern, die sich damit befassten. die Faserstruktur zu beschädigen. Hütter als Ästhet lehnte das aus Prinzip ab und versuchte statt dessen, auch zur Lösung dieses Problems die Natur nachzuahmen: Er DAS ERSTE GFK-GROSSBAUTEIL DER WELT. Schon 1955, damals als Mitarbeiter des Windkraftanlagenherstellers Allgaier in Uhingen, plante Hütter mit dem neuen Werkstoff. Er konstruierte sogar das erste Großbauteil der Welt aus GFK ein 17 Meter langes, als freitragendes Schalenbauteil entworfenes Rotorblatt. Eingesetzt wurde es auf der Windkraftanlage StGW 34, einer 100-kW-Versuchsmaschine. Hütter wusste ganz genau, warum er dieses Material wählte. Er hielt fest, verbindende Elemente umschlangen ähnlich wie Holzfasern um Astlöcher herum- die Kraftübertragung möglich, ohne dass die Fasern Schaden nahmen. Später entwickelte Hütter diese Idee für die Firma Voith in Heidenheim zu einem dreidimensionalen Schlaufenanschluss weiter niedere E-Modul des glasfaserverstärkten Kunststoffes ist für Wind- tungen jedes Ausweichen des Flügels unter Einwirkung von Biegebe- STARKE LASTENTRÄGER. Ulrich Hütter befasste sich an zwei Forschungsstätten mit dem neuen Werkstoff, allerdings setzte jedes Institut etwas andere Schwerpunkte. Um die Anwendung von GFK in so genannten Primärbauteilen das sind die hochbelasteten, tragenden Bauteile einer Konstruktion voranzutreiben, wurde 1959 am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Institut für Bauweisenund Konstruktionsforschung gegründet. Hütter war sein erster Direktor und erprobte zahl an Trägerstoffen verwendet, Fasern aus Glas, Bor, Kohlenstoff und Keramik kamen zum Einsatz. 63 FAST SO GUT WIE DIE NATUR Fliehkräfte führt. HEFTIGE DISKUSSIONEN. Oder, laienhaft formuliert: GFK hatte die gleichen Vorteile wie Stahl, war aber wesentlich leichter. Außerdem war er biegsamer und wich deshalb starken Böen leichter aus, was wiederum den Rotor schonte. Die neuen Baustoffe hatten also große Vorzüge, sie warfen aber auch viele Fragen auf. So diskutierten die Wissenschaftler heftig, wie die Kraft am besten in ein Großbauteil eingeleitet werden könnte, wenn ein Stück aus Faserverbundstoff mit einem Metallbauteil zu verbinden war ein Problem, das zum Beispiel bei der Montage von Rotoren auf GRUNDLAGENFORSCHUNG FÜR DIE PRAXIS. Unter Hütters Regie verarbeitete das Institut immer wieder neue Materialien mit neuartigen und kostengünstigen Fertigungsverfahren zu innovativ konzipierten Bauteilen. Zu nennen wären etwa die bereits erwähnten Schlaufenanschlüsse für Windrotorblätter oder die GFK- entwickelt wurde. FAST SO GUT WIE DIE NATUR der Nabe schlagend wurde.

33 aus GFK gefertigt. THEORIE DER GFK. eher den theoretischen Fragen rund um GFK. So erforschte er beispielsweise die Rissbildung von beschädigten Faserverbundgelegen, entwarf Versagenskörper, um die Grenzen der Belastbarkeit unterschiedlich aufgebauter Faserverbundstoffe zu testen, und plädierte Hütter plädierte dafür, dafür, mit Rissen zu leben : Schon bei der Fertigung sie in der Dimensionierung und der Verarbeitung der Endlosfasern, die ja nur eine Dicke von acht bis zehn Tausendstel Millimetern halte also, noch vor seiner ersten Belastung, unzählige Mikrorisse, die bei der Dimensionierung von Wandstärken oder anderen Dicken berücksichtigt werden müssen. IDEAL FÜR FLUGZEUGBAU. Als Hauptanwendungsgebiet für GFK sah Hütter den Flugzeugbau. Deshalb erforschte er tragende Flugzeugteile, Luftschrauben und Hubschrauber-Rotorblätter aus diesem Werkstoff, befasste sich mit dem optimalen Schichtenaufbau der Bauteile und kehrte immer wieder zur Frage der bestmöglichen Krafteinleitung zurück. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse kamen wiederum der Arbeit am Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung zugute. 64 FAST SO GUT WIE DIE NATUR DIE FORSCHUNG GEHT WEITER. wieder der erneut aufkommenden Windenergienutzung zu. Für ihn war das Gebiet der Faserverbundtechnologie damit zunächst abgeschlossen, obwohl er durchaus sah, dass noch einige, nicht nur akademische Probleme zu lösen waren. So beschäftigte ihn die Frage, wie die Festigkeit von Faserverbundstoffkörpern weiter verbessert werden könnte. Er schlug vor, die Einzelschichten in den Bauteilen miteinander zu vernähen. Diese dreidimensionale Verstärkung ist heute weltweit eines der wichtigsten Forschungsthemen auf dem Gebiet der Faserverbundwerkstoffe. Ulrich Hütter war also auch bei diesem Thema einmal mehr seiner Zeit voraus. 65 FAST SO GUT WIE DIE NATUR Hütter und sein Team am Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung.

34 ERINNERUNGEN VON DIPL.-ING. HEINER DÖRNER DRUCKBELASTUNG WER BASTELT MIT? Ulrich Hütter fand immer phantasievolle Lösungen, um das Verhalten von Faserverbundstoffkörpern zu ZUGBELASTUNG visualisieren. Er demonstrierte mit Modellen aus Peddigrohr, die wir wissenschaftliche Hilfskräfte für ihn bastelten, wie sich Faserlagen durch Druck, Zug, Torsion oder Innendruck verschieben. Auch ein anderes Modell ist mir noch gut in Erinnerung. Es BIEGEBELASTUNG FAST SO GUT WIE DIE NATUR bei Schubbelastung verformt: Die Fasern bestanden Plastillin. TORSIONSBELASTUNG FAST SO GUT WIE DIE NATUR

35 DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER MANUSKRIPTE UND SKIZZEN AUS ULRICH HÜTTERS HAND DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER Dias festhielt.

36 70 71 DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER Ob er über Seilspanner (l.o.), Hydrauliksysteme (l.u., r.o.), Flug-Antriebsleistung (r.u.) oder kleine bunte Kunstwerke und quollen über an Information. DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER

37 72 73 DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER Oben: Unten: DER INGENIEUR ALS KÜNSTLER

38 DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER 74 undenkbar. Wie kaum ein anderer deutscher Ingenieur hat er die Windkrafttechnik gieversorgung wieder in Gang zu bringen. Als die Windkraftnutzung in den 1970er- lung voranzutreiben. Sein Wissen und seine Erfahrung in Verbindung mit seinem unbändigen Forschergeist loteten die Grenzen des Machbaren immer wieder aufs Neue aus und erweiterten sie in bis dahin nie gekannte Bereiche. DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER IDEEN ZUM EINFLÜGELROTOR. Betrachtet man die enormen Windparks, mit denen heute die Energieversorgung ganzer Länder revolutioniert wird, dann ist kaum vorstellbar, mit welch kleinen Anlagen die Geschichte der Windnutzung nach dem Zweiten Weltkrieg neu begann. Ulrich Hütter trug von Anfang an dazu bei: 1946 hatte er zu seinem früheren Arbeitgeber, dem Flugzeugbauer Schempp-Hirth in Kirchheim unter Teck, zurückgefunden. Dort beschäftigte er sich zunächst mit der - umzusetzen versuchte. Hütter 1986 bei der feierlichen Benennung des Windenergie-Testfeldes Ulrich Hütter auf der Schwäbischen Alb.

39 OFFENE BLATTSPITZE. Bei dieser Anlage wurden das bei der Rotation entstehende Druckgefälle und die daraus resultierende Strömung im Inneren eines hohlen Flügels zum Antrieb einer in der Nabe des Rotors untergebrachten Luftturbine genutzt. Das sechs Meter lange Rotorblatt selbst hatte eine jalousieartig offene Blattspitze. Der Rotor drehte sich in Lee-Position, also an der windabgewandten Seite des Turmes, von selbst in den Wind. SCHWACHER WIND UND VOLLE LEISTUNG. Die innenliegende Luftturbine war ähnlich wie ein Querstromgebläse zur Raumlüftung ausgebildet und trieb über eine kurze Welle direkt den als Gegengewicht des Einblattrotors ausgebildeten Generator mit 600 Watt Leistung an. Hütter wollte damit absichtlich eine Schwachwindanlage schaffen, die ständig volle Leistung lieferte. Doch er dachte schon damals auch an Großanlagen: Ein Einblattrotor mit 80 Metern Durchesser und 250 Kilowatt Leistung war in Planung. 76 DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER DYNAMISCHE PROBLEME. von anderen Wissenschaftlern und Unternehmen immer wieder aufgegriffen wohl wissend, dass die früheren Untersuchungen und Ergebnisse keinen großen Erfolg dieses Anlagentyps versprachen. Denn die dynamischen Probleme, die eine rotierende Einblattmasse verursacht, sind beträchtlich: Die umlaufende resultierende Luftkraft kann nicht ausgeglichen werden und muss, auch bei elastisch aufgehängter Nabe, vollständig über die kaum Materialkosten. Aufhängung abgeleitet werden. Mit anderen Worten, die Anlagenstruktur muss die Kraft aufnehmen, und das wirkt sich negativ auf ihre als die üblichen Zwei- oder Dreiblattanlagen mit horizontaler Achse. Es wird zwar immer argumentiert, man spare die Kosten für das zweite oder dritte Rotorblatt. Doch zumindest ein dem Flügel gegenüber montiertes Gewicht wird für das statische Auswuchten in jedem Fall benötigt. 77 DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER Ulrich Hütter mit seiner Einblattturbine.

40 DIE WE 10 WELTWEIT IM EINSATZ EINE DURCHGANGSSTATION. Die Richtfunkstelle Schöneberg war ursprüng- lich nur als eingleisige Durchgangsstation für das Fernsehen geplant. Der Leistungs- Die erste Windkraftanlage, die Hütter nach dem Krieg in großer Stückzahl in den Einsatz brachte, war die WE 10. Sie hatte eine Generator-Nennleistung von sechs Kilowatt und war die deutschlandweit erste Windenergieanlage mit aerodynamisch optimierten Blättern. Hütter entwickelte das Modell 1947 ursprünglich für den Besitzer einer Hühnerfarm. Erwin Allgaier, Inhaber der Allgaier Werke, erkannte die Chance und wollte mit dem Gerät in Serie gehen. Schon Anfang 1950 legte er eine Nullserie von 25 Anlagen für Südafrika auf, ein Südwestafrika, Abessinien und Argentinien. Aber auch in Deutschland waren die Anlagen gefragt. Bis zum Auslaufen der Produktion wurde die WE 10 rund 200-mal in die ganze Welt verschifft. Sie versorgte Bauernhöfe, Gaststätten und sogar eine Ölplattform mit sauberer Energie. bedarf an Wechselstrom betrug damals insgesamt Watt, bei einer durchschnittlichen Betriebszeit von etwa sieben Stunden pro Tag. Zusätzlich mussten ein Mehrbedarf für die Störungssuche und der Wirkfaktor sowie alle Verluste einkalkuliert werden. Alles in allem ergab das einen Bedarf von 26 Kilowattstunden Gleichstromenergie pro Tag. DER BEDARF IST GEDECKT. Um einen Tagesmittelwert von etwa 40 Kilowattstunden zu garantieren, vor allem aber aus Gründen der Betriebssicherheit, wurden zwei Allgaier WE 10 aufgestellt. Zum Speichern der Energie diente eine Bleiakkumulatoren-Batterie. Bei dem vorausgesetzten Energiebedarf von 26 Kilowattstunden für die eine Bleiakkumulatoren-Batterie. täglichen sieben Betriebsstunden reichte die Energie einer vollen Batterie ca. 1,8 Tage. Alle damaligen Dezimeter-Richtfunkstel- LEICHTBAU LOHNT SICH. Neben dem aerodynamisch geschulten Flugzeug- len waren allerdings auch standardmäßig mit einem Dieselaggregat mit 24 Kilowatt konstrukteur war im Entwurf zur WE 10 auch der passionierte Leichtbauingenieur Leistung als Ersatzanlage ausgestattet. Im Winter kamen dafür noch einmal 24 Kilo- wattstunden Strombedarf pro Tag dazu, um das Diesel-Kühlwasser auf einer günsti- so dass es bequem von zwei Männern transportiert werden konnte. So war selbst in gen Starttemperatur zu halten. Die erforderlichen 50 Kilowattstunden pro Tag konn- entlegenen Gegenden, auf Bergspitzen oder in ärmeren Ländern die Montage mög- ten an den meisten Tagen durch Windkraft allein erzeugt werden. 78 lich. Das war allerdings auch der Grund, warum die WE 10 wieder vom Markt ver- 79 schwand: Die Service- und Reparaturarbeiten an unterschiedlichsten Enden der Welt DEUTLICHER AUSBAU. Durch den Ausbau der Richtfunkstelle mit vier neuen DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER waren für die Allgaier Werke nicht rentabel. WINDSTROM FÜR DIE BUNDESPOST. Auch die öffentliche Hand nutzte die WE 10, und zwar sehr erfolgreich: Die Deutsche Bundespost ließ für die Stromversorgung der Relaisstation Schöneberg auf der Fernseh-Richtfunkstrecke von Frank- lang. Die Stromversorgung dieses Standortes aus dem Überlandnetz hätte damals wegen der großen Entfernung bis zur nächsten Hochspannungsleitung weit überdurchschnittliche Kosten verursacht. Gleichzeitig herrschte an dem Standort eine mittlere Windgeschwindigkeit von 5,6 Metern pro Sekunde. Ideale Voraussetzungen Gestellen mit 1,3 Kilowatt Dauerleistung erhöhte sich der Energiebedarf um 48 Kilowattstunden täglich. Außerdem verlängerte sich die tägliche Betriebszeit von sieben auf zehn Stunden, und kurz darauf wurden nochmals zwei neue Gestelle mit einer Leistung von 1,2 Kilowatt installiert. Für einen derart hohen Energiebedarf waren aber weder die Windkraftanlagen noch die Kapazität der Batterie bemessen, so dass im Laufe der Zeit ein immer größerer Teil der Energie vom Dieselaggregat erzeugt werden musste. Schließlich wurde die Relaisstation im Sommer 1956 doch noch und wie erwartet sehr kostspielig an das Überlandnetz angeschlossen. DER WINDPAPST ULRICH HÜTTER also für einen kleinen Windpark aus zwei Anlagen.