Auch eine Kleinwindkraftanlage erzeugt Strom

Energie / Windenergie: Immer mehr Menschen in Deutschland sagen "Ja" zu den erneuerbaren Energien, und immer mehr suchen nach Möglichkeiten, CO2-freien, umweltschonenden Strom selbst zu erzeugen. Kein Wunder, dass Kleinwindkraftanlagen gefragt sind. "Großes Marktpotenzial" bescheinigt denn auch eine Studie "Wirtschaftlichkeit und Vergütung von Kleinwindenergieanlagen" des Bundesverbandes WindEnergie (BWE) den kleinen unter den Windrotoren.

Was sind Kleinwindkraftanlagen?

Mit Kleinwindkraftanlagen (kleine Windkraftanlagen) erzeugt man Elektrizität durch kleine Windturbinen, die vorwiegend für den privaten oder dezentralen Einsatz konzipiert sind. Diese Anlagen unterscheiden sich von großen Windparks dadurch, dass sie oft auf Dächern, in Gärten oder auf freiem Land in der Nähe von Gebäuden installiert werden und eher der lokalen Energieversorgung dienen. Sie sind besonders für Gebiete geeignet, in denen die Anbindung an das zentrale Stromnetz schwierig oder teuer ist.

Größe und Leistung einer Kleinwindkraftanlage

Kleinwindkraftanlagen haben in der Regel eine Nennleistung von 100 Watt bis 100 Kilowatt.
Sie können einzelne Häuser, kleine Betriebe oder andere Anlagen mit Strom versorgen.
Anlagen mit einer Leistung von unter 10 kW sind typischerweise für Einfamilienhäuser oder kleine Betriebe ausgelegt.

Anwendungsbereiche für Kleinwindkraftanlagen

Dezentrale Stromerzeugung: In abgelegenen Regionen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.

Ergänzung zur Stromversorgung: In Haushalten oder Betrieben, die ihre Stromversorgung durch Eigenproduktion unterstützen möchten.

Inselanlagen: Diese sind völlig unabhängig vom Stromnetz und kommen oft mit einem Batteriesystem zur Speicherung des erzeugten Stroms.

Vorteile

Umweltfreundlich

Kleinwindkraftanlagen erzeugen saubere Energie und tragen zur Reduktion von CO₂-Emissionen bei.

Unabhängigkeit

Sie ermöglichen eine teilweise oder vollständige Unabhängigkeit vom Stromnetz.

Ergänzung zu Photovoltaik

Sie sind besonders in Regionen nützlich, in denen Wind und Sonne sich gut ergänzen – z.B. Wind in der Nacht und Sonne am Tag.

Nachteile

Investitionskosten
Die Anfangsinvestitionen für eine Kleinwindkraftanlage sind relativ hoch, auch wenn sich die Kosten langfristig durch Einsparungen bei den Stromkosten amortisieren können.

Windverfügbarkeit
Der Standort ist entscheidend. Ohne ausreichenden Wind (durchschnittlich mindestens 5–6 m/s) lohnt sich die Investition oft nicht.

Genehmigungen
In vielen Ländern ist eine Genehmigung für die Installation einer Kleinwindkraftanlage erforderlich, was zu einem bürokratischen Hindernis werden kann.

Technologie einer Kleinwindkraftanlage

Horizontalachser: Die klassischen Windräder, die in großen Windparks verwendet werden, existieren auch in kleinerer Form für Privatanwender.

Vertikalachser: Diese Bauform ist oft kompakter und für den Einsatz auf Dächern oder in beengten Verhältnissen geeignet. Sie hat den Vorteil, aus verschiedenen Windrichtungen effizienter arbeiten zu können.

Wirtschaftlichkeit

Die Amortisationszeit hängt von den Investitionskosten, der lokalen Windverfügbarkeit, den Strompreisen und der Größe der Anlage ab.
In vielen Ländern gibt es Förderprogramme, die die Anschaffungskosten für Kleinwindkraftanlagen reduzieren können.

Integration in das Stromnetz

Überschüssiger Strom, der nicht direkt verbraucht wird, kann in das öffentliche Netz eingespeist werden. Dies erfordert jedoch spezielle Wechselrichter und eine entsprechende Netzanschlussregelung.
Kleinwindanlagen bieten eine spannende Möglichkeit, dezentral Strom zu erzeugen, insbesondere in Kombination mit anderen erneuerbaren Energien wie Photovoltaik. Ihre Wirtschaftlichkeit und Effektivität hängt jedoch stark vom Standort ab.

Standortvoraussetzungen für eine Kleinwindkraftanlage

Die Standortvoraussetzungen für Kleinwindkraftanlagen sind entscheidend für deren Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Eine ungünstige Wahl des Standorts kann die Energieausbeute erheblich verringern und die Investition unrentabel machen. Hier sind die wichtigsten Faktoren, die bei der Wahl des Standorts für eine Kleinwindkraftanlagen beachtet werden sollten:

1. Windverfügbarkeit und -geschwindigkeit

Windgeschwindigkeit

Ein guter Standort erfordert eine durchschnittliche Windgeschwindigkeit von mindestens 5–6 m/s. Je höher die Windgeschwindigkeit, desto mehr Energie kann die Anlage erzeugen.

Windmessung

Vor der Installation ist es ratsam, über einen längeren Zeitraum (z.B. ein Jahr) eine Windmessung durchzuführen. Diese kann mithilfe eines Windmessgeräts (Anemometer) erfolgen oder durch die Nutzung von Windkarten und meteorologischen Daten.

Regionale Windbedingungen

Küstenregionen, hügelige Gebiete oder freies, unbebautes Land haben in der Regel bessere Windbedingungen als geschützte Stadtlagen oder Täler.

2. Gelände und Umgebung

Freie Windanströmung

Die Umgebung der Kleinwindkraftanlage sollte möglichst frei von Hindernissen wie Bäumen, Gebäuden oder Hügeln sein, die den Wind blockieren oder turbulente Luftströmungen erzeugen. Je freier der Wind an die Anlage herankommt, desto effizienter kann sie arbeiten.

Abstand der Kleinwindkraftanlage zu Hindernissen

Es sollte ein Abstand von mindestens 10-facher Höhe des Hindernisses in Windrichtung zur Anlage eingehalten werden. Steht beispielsweise ein 10 Meter hoher Baum in der Nähe, sollte die Anlage mindestens 100 Meter davon entfernt aufgestellt werden.

Topografie

Wind wird durch Hügel und Berge beschleunigt, wenn er über sie hinwegströmt. Eine Kleinwindkraftanlage auf einer Anhöhe oder einem Hügel kann dadurch von einer höheren Windgeschwindigkeit profitieren.

3. Höhe der Kleinwindkraftanlage

Turmhöhe

Eine höhere Installation verbessert die Effizienz, da der Wind in größeren Höhen in der Regel stärker und gleichmäßiger ist. Kleinwindkraftanlagen sind häufig auf Masten mit einer Höhe von 10 bis 30 Metern installiert. Der Turm sollte so hoch sein, dass die Windkraftanlage über mögliche Hindernisse in der Umgebung hinausragt.

Turbulenzen vermeiden

Niedrigere Installationen können durch Turbulenzen in Bodennähe beeinträchtigt werden. Höhere Masten minimieren dieses Problem.

4. Bodeneigenschaften und Fundament

Bodenbeschaffenheit

Der Boden muss stabil genug sein, um das Fundament der Kleinwindkraftanlage zu tragen. Besonders bei größeren Kleinwindanlagen sind stabile Fundamente wichtig, um die Anlage sicher zu verankern.

Genehmigungen

Abhängig von der Höhe der Anlage und den lokalen Bauvorschriften sind oft Genehmigungen für das Fundament oder den Turm erforderlich. In einigen Gebieten können auch Bodenuntersuchungen notwendig sein.

5. Lärmbelastung und Richtlinien

Lärmschutz

Auch wenn moderne Kleinwindkraftanlagen relativ leise arbeiten, können sie dennoch in der Nähe von Wohngebieten als störend empfunden werden. Daher ist die Wahl eines Standorts, der ausreichend weit von Wohnhäusern entfernt ist, wichtig. Die genauen Abstände sind oft durch lokale Bauvorschriften oder Lärmschutzbestimmungen geregelt.

Gesetzliche Vorgaben

In vielen Ländern gibt es Mindestabstände zu Nachbargrundstücken und Wohngebäuden, die eingehalten werden müssen. Dies variiert je nach Land oder Region.

6. Netzanbindung (bei netzgekoppelten Anlagen)

Entfernung zum Stromnetz

Bei netzgekoppelten Anlagen sollte die Entfernung zum nächsten Einspeisepunkt berücksichtigt werden, da längere Leitungen die Installationskosten erhöhen. Idealerweise sollte der Einspeisepunkt möglichst nahe an der Anlage liegen.

Wechselrichter und Netzverträglichkeit

Für die Netzeinspeisung wird ein Wechselrichter benötigt, der den erzeugten Strom in netzkonformen Wechselstrom umwandelt. Hierbei muss auch die Netzstabilität berücksichtigt werden.

7. Schutz vor Witterungseinflüssen

Sturmfestigkeit

Der Standort sollte so gewählt werden, dass die Anlage vor extremen Wetterbedingungen wie heftigen Stürmen geschützt ist. Eine mderne Kleinwindkraftanlage verfügt zwar über automatische Abschaltsysteme bei starken Winden, dennoch muss die Turm- und Fundamentkonstruktion so ausgelegt sein, dass sie auch extremen Windlasten standhält.

Vereisung

In sehr kalten Regionen kann Vereisung ein Problem darstellen, da sie die Effizienz der Anlage verringern und zusätzliche Belastungen auf die Flügel bringen kann. Für solche Standorte sind spezielle Eis- und Frostschutzsysteme oder Anlagen mit erhöhter Robustheit nötig.

8. Verfügbarkeit von Fördermitteln und Genehmigungen

Genehmigungsverfahren

In vielen Ländern und Regionen sind Bau- und Betriebsgenehmigungen für eine Kleinwindkraftanlage erforderlich. Diese hängen oft von der Höhe der Anlage und der Nähe zu Siedlungsgebieten ab.

Förderprogramme

Es gibt in einigen Ländern Förderprogramme für erneuerbare Energien, die auch Kleinwindkraftanlagen einschließen. Die Wahl eines Standorts, der den Förderkriterien entspricht, kann die Rentabilität erheblich steigern.

Für eine erfolgreiche und effiziente Nutzung von Kleinwindkraftanlagen n ist der Standort entscheidend. Hohe Windgeschwindigkeiten, eine ungestörte Windanströmung und die Einhaltung der lokalen Bau- und Umweltvorschriften sind die wichtigsten Faktoren, die bei der Standortwahl beachtet werden müssen. Eine sorgfältige Standortanalyse vor der Installation hilft, die Energieausbeute zu maximieren und die Wirtschaftlichkeit der Anlage sicherzustellen.

Quelle: Bundesverbandes WindEnergie (BWE) / Tipps24-Netzwerk - HR