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News vom 04.04.2014

Mini-Windkraftanlagen für private und gewerbliche Nutzung - Wichtige Fragen auf einen Blick

Eine kleine Windkraftanlage fürs eigene Haus unterscheidet sich in vielen Aspekten von kleinen Solaranlagen und Großwindkraftanlagen. Im Rahmen einer autarken Energieversorgung können Kleinwindkraftanlagen eine Schlüsselrolle einnehmen, da übers Jahr gesehen die Energie dann bereitgestellt wird, wenn Solaranlagen unproduktiv sind. Neben der Stromproduktion werden Kleinwindanlagen auch für die Warmwassererwärmung eingesetzt, schließlich entspricht die Heizperiode der windstarken Jahreszeit. In diesem Beitrag wird auf grundlegende Fragen zu Kleinwindkraftanlagen eingegangen.

Kleinwindkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse sind Stand der Technik. Bild: Jüttemann<br />
Kleinwindkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse sind Stand der Technik. Bild: Jüttemann
Vertikale Kleinwindanlage. Bild: Jüttemann
Vertikale Kleinwindanlage. Bild: Jüttemann
Dach-Installation mehrerer Kleinwindräder. Bild: Aerocraft<br /><br />
Dach-Installation mehrerer Kleinwindräder. Bild: Aerocraft

Was sind die grundlegenden Rahmenbedingungen für den Betrieb von Kleinwindanlagen?

Das zentrale Merkmal von Kleinwindkraftanlagen ist die Aufstellung direkt neben dem Verbraucher und der vorwiegende Eigenverbrauch der durch das Windrad bereitgestellten Energie.

International wird in der Regel eine Abgrenzung zwischen großen und kleinen Windkraftanlagen bei einer Leistung von 100 kW gezogen. Aufgrund rechtlicher Rahmenbedingungen in Deutschland haben hierzulande Kleinwindkraftanlagen meistens eine Nennleistung unter 50 kW und selten eine Höhe über 30 m. Eine Beeinträchtigung des Landschaftsbilds wie bei großen Windkraftanlagen ist deshalb kein Problem.

Eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote des Windstroms ist aufgrund des niedrigen Einspeisetarifs von 8,7 Cent pro Kilowattstunden von großer Bedeutung. Verbraucht man den Strom selbst, spart man den individuellen Strompreis des Energieversorgers.

Im Gegensatz zu Solaranlagen benötigt man für Kleinwindkraftanlagen oftmals eine Baugenehmigung. Rechtliche Grundlage ist die jeweilige Bauordnung des Bundeslandes. Die Akzeptanz des Kleinwindrads durch die Nachbarn sollte gegeben sein.

Welche Standorte sind für Kleinwindkraftanlagen geeignet?

Von zentraler Bedeutung ist eine windstarke Lage, dargestellt durch die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit. Je weiter der Rotor vom Boden entfernt ist, desto besser die Windverhältnisse. Ein aus Großwindkraftanlagen bestehender Windpark in der Nähe ist deshalb kein Indikator für einen guten Kleinwind-Standort. Kleinwindräder werden bis 30 m Höhe, Großwindkraftanlagen mittlerweile über 100 m Höhe aufgestellt.

Essenziell ist eine freie Anströmung des Windes aus Hauptwindrichtung. In den meisten Fällen ist das in Deutschland von West nach Ost. Eine freie Anströmung wird durch Hindernisse wie Bäume, Hecken oder Gebäude unterbunden. Wenn in Hauptwindrichtung ein Hindernis vorhanden ist, dann sollte die Entfernung des Windrads das Zwanzigfache der Hindernishöhe betragen. Sollte das Hindernis in Form eines 20 Meter hohen Baumes bestehen, so sollte die Windturbine 400 entfernt befinden. Windstarke Standorte können die westlichen Randlagen bebauter Gebiete, Hanglagen oder Hügellagen sein. Auch Wasserflächen in Hauptwindrichtung sind eine gute Voraussetzung.

Insgesamt sind die Standortanforderungen von Kleinwindanlagen höher als bei Solaranlagen. Während eine Solaranlage auf dem Dach eines niedrigen Einfamilienhauses inmitten eines Wohngebiets hohe Erträge abwerfen kann, ist die windschattige Lage für Kleinwindenergieanlagen kaum geeignet.

Die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit eines Standorts kann nur mit einer Windmessung verlässlich in Erfahrung gebracht werden. Windkarten oder Online-Tools können ein stark verzerrtes Bild liefern und zu falschen Ergebnissen führen.

Ist eine Montage von Kleinwindanlagen auf Dächern ratsam?

Da sich Dachformen als auch Höhe und Nutzung von Gebäuden stark unterscheiden, ist eine pauschale Aussage nicht möglich. Das Giebeldach eines bewohnten Einfamilienhauses unterscheidet vom Flachdach einer hohen Lagerhalle, die nicht für Wohnzwecke genutzt wird.

Generell ist die Aufstellung einer kleinen Windturbine mit einem auf dem Erdboden stehenden Turm oder Mast einer Dachmontage vorzuziehen. Wer die Grundstückfläche dafür zur Verfügung hat, sollte diese Installationsvariante prüfen.

Ein Nachteil von Dachmontagen kann in den ungünstigeren Windbedingungen über dem Dach liegen. Trifft der Wind auf die Gebäudewand, entstehen Windturbulenzen. Je nach Positionierung des Kleinwindrads auf der Dachfläche, wirken sich diese Turbulenzen nachteilig auf die Stromproduktion aus. Der Rotor eines Windgenerators kann vor allem laminare d.h. stetig fließende Windströmungen in Energie umwandeln, Windturbulenzen dagegen nur unzureichend.

Ein weiteres Problem von auf Dächern installierten Kleinwindkraftanlagen sind Körperschallübertragungen, die im Innern des Gebäudes zu unangenehmen Geräuschen führen können. Das Gebäude wirkt wie ein Resonanzkörper, so dass die Geräusche nur im Gebäude wahrnehmbar sind. Etwaige Schallübertragungen können vernachlässigt werden, wenn sich im Gebäude nur selten Menschen aufhalten, wie z.B. bei Lagerhallen. Mit Systemen für die Körperschallentkopplung können Schall-Probleme im Einzelfall behoben oder vermindert werden.

Vorteilhafte Dachstandorte für Kleinwindturbinen können besonders hoch gelegene Flachdächer sein.  Hier gilt es mit einer Windmessung genau zu überprüfen, an welcher Stelle des Daches und mit welchem Abstand zur Dachoberfläche das Windrad am besten installiert werden sollte, um Windturbulenzen aus dem Weg zu gehen.

Welcher Anlagentyp ist Stand der Technik?

Ein besonderes Merkmal der Kleinwindkraft-Technik ist der Variantenreichtum an verschiedenen Anlagentypen mit unterschiedlichem Design. Bei der Auswahl einer geeigneten Kleinwindkraftanlage kann das durchaus verwirrend sein. Ein zentrales Kriterium bei der Unterscheidung von Kleinwind-Modellen ist die Lage der Rotorachse. Alle Großwindkraftanlagen haben eine horizontale Rotorachse. Auch bei kleinen Windkraftanlagen bis 100 kW Leistung ist dieser Anlagentyp am weitesten verbreitet. Horizontale Windkraftanlagen sind Stand der Technik. Wirkungsgrad, Wirtschaftlichkeit und Marktreife horizontaler Kleinwindanlagen ist oftmals besser als bei vertikalen Kleinwindturbinen.

Im Vergleich mit dem Photovoltaik-Sektor ist die Kleinwind-Branche in einer frühen Entwicklungsphase. Es bleibt mit Spannung abzuwarten, welche der zahlreichen Hersteller sich durchsetzen werden. Dazu zählen auch Anbieter vertikaler Kleinwindräder. Der niedrigere Wirkungsgrad von Vertikalläufern könnte durch eine Massenfertigung und die damit verbundene Reduktion der Stückkosten relativiert werden. Der weltweite Kleinwind-Sektor ist stark in Bewegung: Viele neue Anbieter betreten den Markt, zahlreiche Forschungseinrichtungen und Hochschulen arbeiten an neuen Technologien.

Weitere Informationen auf dem Kleinwindkraft-Portal

Das herstellerunabhängige Fach- und Verbraucherportal berichtet über alle Aspekte der Kleinwindraft in Deutschland und weltweit. Mit dem kostenfreien Newsletter bleibt man auf dem Laufenden. Ein aktueller Kleinwind-Marktreport stellt erprobte Windgeneratoren vor.

http://www.klein-windkraftanlagen.com/

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